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Apostila Teórica Química Inorgânica e Analítica

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO 
ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ” 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS 
 
 
 
 
GUIA DE AULAS TEÓRICAS E EXERCÍCIOS 
 
 
DISCIPLINAS: 
LCE-108 - QUÍMICA INORGÂNICA E ANALÍTICA 
LCE-118 - QUÍMICA 
LCE-151 - FUNDAMENTOS DE QUÍMICA INORGÂNICA E ANALÍTICA 
LCE-180 - QUÍMICA AMBIENTAL 
 
 
 
 
 
 
Prof. Dr. ARNALDO ANTONIO RODELLA 
Prof. Dr. ARQUIMEDES LAVORENTI 
Prof. Dr. MARCELO EDUARDO ALVES 
Prof. Dr. MARCOS YASSUO KAMOGAWA 
 
 
 
PIRACICABA - SP 
FEVEREIRO - 2007 
 
 i
ÍNDICE 
 Página 
1. CONCENTRAÇÃO DE SOLUÇÕES..................................................... 01 
1.1. Solução........................................................................................... 01 
1.2. Água como solvente....................................................................... 02 
1.3. Concentração................................................................................. 03 
Exercícios propostos............................................................................. 09 
2. EQUILÍBRIO QUÍMICO........................................................................ 15 
2.1. Constante de equilíbrio.................................................................. 16 
2.2. Princípio de Le Chatelier............................................................... 18 
2.3. Efeito de diluição........................................................................... 19 
Problemas............................................................................................ 20 
3. ATIVIDADE IÔNICA............................................................................ 21 
3.1. Atividade e coeficiente de atividade.............................................. 22 
3.2. Força iônica.................................................................................. 23 
3.3. Cálculo do coeficiente de atividade de um íon.............................. 24 
3.4. Constantes de equilíbrio em termos de atividade......................... 26 
3.5. O que a atividade tem a ver com agronomia................................ 27 
Problemas............................................................................................ 28 
4. EQUILÍBRIOS ÁCIDO-BASE................................................................ 30 
4.1. A importância de ácidos, bases e sais........................................... 30 
4.2. Definições básicas no conceito de Brönsted-Lowry....................... 31 
4.3. Pares conjugados......................................................................... 32 
4.4. Espécies apróticas e anfólitos....................................................... 33 
4.5. Produto iônico da água.................................................................. 34 
4.6. Força de ácidos e bases................................................................ 35 
4.7. Ácidos polipróticos......................................................................... 38 
4.8. Constantes de equilíbrio de pares conjugados............ ................. 38 
4.9. Potencial de hidrogênio – pH......................................................... 39 
4.10. Neutralização – um termo que pode confundir............................ 40 
4.11. Cálculos em sistemas de equilíbrio ácido-base........................... 41 
 Problemas.................................................................................... 70 
 
 
 
 ii
 Página 
5. EQUILÍBRIOS DE SOLUBILIDADE E PRECIPITAÇÃO..................... 74 
 5.1. Tentando entender a dissolução de eletrólitos.............................. 74 
 5.2. Existem sais insolúveis mesmo?................................................... 77 
 5.3. Cálculo da solubilidade de um eletrólito pouco solúvel................. 78 
 5.4. Efeitos sobre o equilíbrio de dissolução-precipitação................... 79 
 5.5. Precipitação.................................................................................. 87 
 5.6. O processo de formação de precipitados..................................... 89 
 Problemas............................................................................................ 90 
6. EQUILÍBRIO DE COMPLEXAÇÃO..................................................... 92 
 6.1. Introdução.................................................................................... 92 
 6.2. Teorias sobre a formação de complexos..................................... 94 
7. EQUILÍBRIOS DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO........................................ 112 
 7.1. Introdução.................................................................................... 112 
 7.2. Célula eletroquímica galvânica.................................................... 113 
 7.3. Equação de Nernst...................................................................... 116 
 7.4. Reações de oxidação-redução importantes................................ 118 
 Problemas.................................................................................... 119 
 
 iii
APRESENTAÇÃO 
 
Lê-se num livro de pedologia1 que: 
 
....as rochas são alteradas por um grande número de reações químicas, as quais podem 
ser agrupadas em alguns processos como: 
Hidrólise: reação com íons H+ e OH- 
Carbonatação: combinação dos íons carbonato e bicarbonato com cálcio, ferro e 
magnésio dos minerais, alterando-os. 
Oxidação: processo de decomposição química que envolve perda de elétrons 
Quelatação: retenção de um íon, usualmente metálico, dentro de uma estrutura em 
forma de anel, de um composto químico, com propriedade quelante ou complexante.... 
 
Este trecho tem a ver com a formação de minerais de argila e a formação dos solos a 
partir das rochas. Qualquer semelhança com os temas tratados nesta apostila não é mera 
coincidência. Ela contém os pontos fundamentais do assunto lecionado nas aulas teóricas das 
disciplinas lecionadas pelo setor de Química do Departamento de Ciências Exatas, que por sua 
vez objetiva introduzir os fundamentos para as disciplinas que virão mais tarde na grade 
curricular dos cursos da ESALQ. Deste modo, para nós, química está longe de ser apenas uma 
questão de gosto...química é destino.. 
Nesta disciplina o aluno deverá providenciar uma calculadora simples, para operações 
básicas e logaritmos e, mais importante, deverá saber como usá-la. Espera-se que o aluno 
saiba: expressar grandezas na forma de potências de dez e empregá-las em cálculos; efetuar 
cálculos com logaritmos; efetuar transformações de unidades de volume (litro, mililitro, metro 
cúbico e centímetro cúbico) e massa (quilograma, grama, miligrama e micrograma). O aluno 
precisa conhecer os principais cátions e ânions e seus números de oxidação, as fórmulas de 
compostos químicos mais comuns: ácidos bases e sais inorgânicos. 
 
1
 Elementos de Pedologia, MONIZ, A..C. (coord.) Editora da Universidade de São Paulo/Polígono, 1972, 459p. 
 
 iv
 
 
 1 
 CONCENTRAÇÃO DE SOLUÇÕES 
 
1. CONCENTRAÇÃO DE SOLUÇÕES 
 
1.1. Solução 
Antes de tratarmos de concentração é necessário conhecer um pouco sobre solução. 
Afinal, o que é uma solução? 
Define-se solução como sendo uma mistura homogênea composta de dois ou mais 
componentes. Uma solução consiste de: 
a) Solvente. Este é o componente da solução que se apresenta em maior quantidade. 
Freqüentemente, mas não necessariamente, ele é a água, o que caracteriza uma 
solução aquosa. Em nosso
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