1 aula de principios elementares de qu mica

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Química Geral e Experimental
Prof. Ms. Kátya Dias Neri
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Plano de ensino
UNIDADE I
PRINCÍPIOS ELEMENTARES EM QUÍMICA
ESTRUTURA ATÔMICA E TABELA PERIÓDICA
EXPERIMENTAL-NOÇÕES DE SEGURANÇA NO LABORATÓRIO
LIGAÇÕES QUÍMICAS
EXPERIMENTAL - EQUIPAMENTO DE LABORATÓRIO
UNIDADE II
EXPERIMENTAL - TÉCNICAS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS
SOLUÇÕES
REAÇÕES QUÍMICAS EM SOLUÇÃO AQUOSA
EXPERIMENTAL – PH E INDICADORES 
ESTEQUIOMETRIA E CÁLCULOS EM QUÍMICA
EXPERIMENTAL – PREPARO DE SOLUÇÕES E TITULAÇÃO
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BROWN, T. L.; LeMAY JR, H. E.; BURSTEN, B. E.; BURDGE, J. R. Química: A ciência Central. Pearson Prentice Hall: São Paulo, 2005.
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Bibliografia
KORTZ, J.C. Química e reações químicas, v. 2 Rio de Janeiro, 2002. 
ATKINS, P., JONES LORETTA, Princípios de Química – Questionando a vida moderna e o meio ambiente; trad. Ignez Caracelli – Porto Alegre: Bookman, 2001
HEIN, Morris; ARENA, Susan. Fundamentos de Química Geral. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC,1996.
BROWN, T. L.; LeMAY JR, H. E.; BURSTEN, B. E.; BURDGE, J. R. Química: A ciência Central. Pearson Prentice Hall: São Paulo, 2005.
RUSSEL, J. Química Geral. 2.ed. São Paulo: JAG, 2004.
MAHAN, B. MYERS, R.J. Química um curso Universitário, Ed. Edgard Blücher Ltda, São Paulo , 1993 
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Bibliografia
BROWN, T. L.; LeMAY JR, H. E.; BURSTEN, B. E.; BURDGE, J. R. Química: A ciência Central. Pearson Prentice Hall: São Paulo, 2005.
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Bibliografia
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Avaliação
1ª prova (8,0 pontos) + Trabalhos (2,0 pontos)
Assunto da 1ª Unidade 
2ª prova (Colegiada) (10,0 pontos) 
Assunto da 1ª e 2ª Unidade
2ª Chamada (Colegiada) (10,0 pontos) - Reposição
Assunto da 1ª e 2ª Unidade
Prova final (10,0 pontos)
Assunto da 1ª e 2ª Unidade
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Objetivos:
compreender a necessidade do estudo da Química dentro das Engenharias;
reconhecer a diferença entre substâncias puras e misturas, elementos e compostos, as mudanças de estado da matéria e o conceito de fase;
familiarizar-se com alguns conceitos tais como: massa, peso, energia, temperatura, etc
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O que é Química
É a ciência que estuda a natureza, a composição, as propriedades e as transformações da matéria.
A Química pode ser dividida em:
Química Analítica (Quantitativa e Qualitativa): estuda as técnicas utilizadas para conhecer a composição, átomos constituintes e estrutura da matéria;
Físico-química: estuda as leis que regem o comportamento de toda a matéria, quais as forças motrizes que geram a formação de uma substância a partir de seus componentes;
Química Orgânica: estuda os compostos do carbono;
Química Inorgânica: estuda os compostos de todos os outros elementos.
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Conceitos Fundamentais
A química envolve o estudo das propriedades e do comportamento da matéria.
Matéria é o material físico do universo; é tudo que tem massa e ocupa espaço.
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Corpo: porção limitada da matéria
Matéria: natural
Objeto: função definida
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Conceitos Fundamentais
Os átomos podem se combinar para formar moléculas nas quais dois ou mais átomos estão ligados de forma específica:
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MASSA: corresponde a quantidade de matéria contida em um corpo.
VOLUME: corresponde a medida do espaço que ele ocupa (extensão).
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Átomos
Figura: Grão de areia
Figura: modelo atômico
Um aglomerado de átomos constituem a matéria, ao qual são feitos de pequenas partículas como prótons, nêutrons e elétrons.
Na década de 50 e 60, os cientistas descobriram a existência de partículas ainda menores e indivisíveis que foram batizadas de partículas elementares (ou fundamentais), como os quarks, neutrinos e bósons.
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Figura: Aceleradores de partículas
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Moléculas
Essas substâncias diferem em vários aspectos (temperatura de fusão e ebulição).
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Os átomos podem se combinar para formar moléculas nas quais dois ou mais átomos estão ligados de forma específica:
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Classificação da matéria
Pode ser classificada em duas maneiras principais:
Estado físico (gás, líquido e gasoso)
Composição (elemento, composto ou mistura)
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Uma comparação entre
líquidos e sólidos
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Uma comparação entre
líquidos e sólidos
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Substâncias puras
A maioria das formas de matéria que encontramos não são quimicamente puras;
Podemos separar esses tipos de substâncias puras diferentes.
Exemplos:
Soro fisiológico (NaCl + H2O)
NaCl e H2O (Substâncias puras)
Substância pura é a matéria que tem propriedades distintas e uma composição que não varia de amostra para amostra.
Todas as substâncias são elementos ou compostos;
Os elementos não podem ser decompostos em substâncias mais simples;
São formados por um tipo de átomo;
Compostos são constituídos de dois ou mais elementos;
Contêm dois ou mais tipos de átomos;
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Misturas são combinações de duas ou mais substâncias nas quais cada uma mantém sua própria identidade química;
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Elementos
Na atualidade, existem 114 elementos conhecidos;
Estão organizados na tabela periódica;
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Elementos
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Compostos
A maioria dos elementos podem interagir como outros elementos para formar compostos;
H2(g) + O2(g) → H2O(l)
A água pura, independentemente de sua origem, consiste de 11% de hidrogênio e 89% de oxigênio;
Essa observação de que a composição elementar de um compostos puro é sempre a mesma é conhecida como lei da composição constante (ou lei das proporções definitivas);
Químico francês Joseph Louis Proust (1754-1826);
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Misturas 
A maioria das matérias que encontramos consiste de misturas de diferentes substâncias;
Cada substância em uma mistura mantêm sua própria identidade química e suas próprias propriedades;
Resumindo, 
Substâncias puras (composições fixas);
Misturas (composições podem variar);
Misturas podem ser:
Homogêneas (Soluções)
Ex: soro fisiológico, sangue (nível macroscópico)
Heterogêneas
Ex: água + gasolina
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As propriedades da matéria podem ser divididas em:
· intensivas: independem do tamanho da amostra, por exemplo, densidade, ponto de fusão e ponto de ebulição;
· extensivas: dependem do tamanho da amostra como volume e massa.
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Propriedades da matéria
Toda substância tem um conjunto único de propriedades, características que nos permitem reconhecê-las e distingui-las de outras substâncias;
Propriedades físicas: podem ser medidas sem alterar a identidade e a composição das substâncias.
Cor, odor, densidade, ponto de fusão, ponto de ebulição e dureza.
Propriedades químicas: pode alterar ou reagir para formar outras.
Combustão
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Mudanças físicas e químicas
Mudanças físicas: uma substância apresenta alteração em sua aparência física, mas não em sua composição.
Evaporação da água (mudanças de estado);
Trituração da aspirina;
Mudanças químicas (reações químicas): uma substância é transformada em uma substância quimicamente diferente.
Na+ + HCO-3 → NaHCO3
Corrosão do ferro
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Conceitos Fundamentais
Muitas propriedades da matéria são quantitativas;
Quando um número representa um medida quantitativa, as unidades de grandeza deve sempre ser especificadas;
As unidades usadas em medidas científicas são as do sistema métrico;
Unidades de medidas:
Na química, para realizar qualquer experimento, deve-se conhecer algumas unidades de medida;
A medida de uma grandeza é uma número que expressa quantidade, comparada com um padrão previamente estabelecido;
Os múltiplos e os submúltiplos do padrão são indicados por prefixos, proposto pelo Instituto internacional de Pesos e Medidas, denominado de Sistema Internacional de Unidades (SI):
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Unidades de medida
Unidades SI
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Prefixos do SI
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Massa 
É a quantidade de matéria do objeto, seja um balde de chumbo ou um balde de água;
No SI, a unidade-padrão é o quilograma (kg);
1kg = 1000 g
1 mg = 0,001 g (10-3 g)
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Unidades
de medida
Dimensão longitudinal de um objeto;
Unidade SI é o metro (m);
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Volume
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Existem três escalas de temperatura:
Escala Kelvin
Usada em ciência.
Mesmo incremento de temperatura como escala Celsius.
A menor temperatura possível (zero absoluto) é o zero Kelvin. 
Zero absoluto: 0 K = 273,15 oC.
Temperatura
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Pressão
A relação entre a força exercida na direção perpendicular, sobre uma dada superfície, e a dessa superfície;
Ato ou efeito de comprimir ou apertar;
Unidade de medida é atm
1 atm = 76 cmHg
1 atm = 760 mmHg
1 atm = 760 torr
1 atm = 100 kPa
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Densidade
Muito utilizada para caracterizar substâncias;
É definida como a quantidade de massa em uma unidade de volume de substância:
A densidade de sólidos e líquidos é, em geral, expressa em unidades de g/cm3 ou g/mL;
São dependentes da temperatura (deve ser especificadas);
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Moléculas e compostos moleculares
A maior parte da matéria é composta de moléculas ou íons, as quais são formadas por átomos;
Moléculas é a reunião de dois ou mais átomos ligados firmemente entre si;
O oxigênio é encontrado na natureza na forma de O2; assim, como o N2; F2; Cl2; Br2 ou I2 (fórmula química); moléculas diatômicas.
Compostos constituídos por moléculas são chamados compostos moleculares, contém mais de um tipo de átomos:
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A maioria das substâncias moleculares que encontramos contém apenas não-metais
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Nomenclatura de compostos inorgânicos
19 milhões de substâncias químicas conhecidas;
H2O e NH3 têm nomes tradicionais;
Existe um conjunto de regras que conduzem a um nome informativo e único para cada substância, baseado na composição;
Compostos orgânicos e compostos inorgânicos;
Compostos orgânicos: cadeias carbônicas (H, N, O, S);
Todos os outros são compostos inorgânicos;
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Compostos iônicos
Compostos iônicos geralmente constituem-se de combinações químicas de metais e não-metais;
Família 1A (Li+, Na+...)
Família 2A (Mg+2, Ca+2...)...
Íon Ag+ (família 1B) e Zn+2 (família 2B);
Íons com diferentes cargas:
Fe+2 íon ferro(II) (ferroso)	Cu+ íon cobre (I) (cuproso)
Fe+3 íon ferro(III) (férrico)	Cu+2 íon cobre (II) (cúprico)
Cátions formados por átomos não-metálicos:
NH4+ íon amônio		H3O+ íon hidrônio
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Íons positivos (cátions)
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Íons negativos (ânions)
Ânions monoatômicos:
H- íon hidreto		O2- íon óxido		N3- íon nitreto
OH- íon hidróxido		CN- íon cianeto O2-2 íon peróxido
Ânions poliatômicos:
NO3- íon nitrato		SO4= íon sulfato
NO2- íon nitrito		SO3= íon sulfito
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Nomenclatura das funções inorgânicas
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Ácidos (H+)
Ácidos não-oxigenados:
(elemento) ídrico
HF ácido fluorídrico
HCl ácido clorídrico
HBr ácido bromídrico
H2S ácido sulfídrico
HCN ácido cianídrico
Ácidos oxigenados:
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Ácidos 
H2CO3 – ácido carbônico
CH3COOH – ácido acético
HMnO4 – ácido permangânico
H2MnO4 – ácido mangânico
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Bases (OH-)
Hidróxido de elemento
NaOH – hidróxido de sódio
Ca(OH)2 – hidróxido de cálcio
Al(OH)3 – hidróxido de alumínio
 Fe(OH)2 – hidróxido de ferro II ou hidróxido ferroso
Fe(OH)3 – hidróxido de ferro III ou hidróxido férrico
Pb(OH)4 – hidróxido de chumbo IV ou hidróxido plúmbico
Pb(OH)2 – hidróxido de chumbo II ou hidróxido plumboso
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Sais
Nomenclatura:
Nome do sal → nome do ânion de nome do cátion
Os nomes dos ácidos estão relacionados com os nomes dos ânions: 
-eto transforma-se em ácido ….-ídrico; 
-ato transforma-se em ácido -ico;
-ito transforma-se em ácido -oso.
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Sais
NaLiSO4 – sulfato de sódio e lítio
Na2CO3 – carbonato de sódio
CuSO4.5H2O – sulfato de cobre II penta-hidratado
CaSO4.2H2O – sulfato de cálcio di-hidratado
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Óxidos 
Óxido de nome do elemento
Na2O – óxido de sódio
CaO – óxido de cálcio
Fe2O3 – óxido de ferro III ou férrico
FeO – óxido de ferro II ou ferroso
CO – monóxido de carbono
CO2 – dióxido de carbono
SO3 – trióxido de enxofre
Cl2O7 – heptóxido de dicloro
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Peróxidos e superóxidos
Os compostos contendo ligações O – O com um estado de oxidação – 1 são chamados de peróxidos;
H2O2 – peróxido de hidrogênio
Li2O2 – peróxido de lítio
MgO2 – peróxido de magnésio
O oxigênio tem um estado de oxidação de –½ chamado de íon superóxidos;
A maioria dos metais ativos (K, Rb e Cs) reage com O2 para fornecer os superóxidos (KO2, RbO2, CsO2);
O Na, Ca, Sr e Ba reagem com o O2 produzem peróxidos (Na2O2, CaO2, SrO2 e BaO2;
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Quando os superóxidos dissolvem-se em água, O2 é produzido:
4KO2(s) + 2H2O(l) → 4K+(aq) + 4OH-(aq) + 3O2(g)
Por causa dessa reação, o peróxido de potássio é usado como fonte de oxigênio em máscaras utilizadas por bombeiros;
A umidade da respiração faz com que o compostos se decomponha para formar O2 e KOH;
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