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1 Química Geral Aula 1 Dr. Arion Zandoná Filho Conteúdo da Ementa � 1.Formas de energia e matéria • Átomo/moléculas e íons � 2.Ligações químicas � 3.Cinética química � 4.Equilíbrio químico 2 � 5. Termoquímica e Eletroquímica � 6. Química Aplicada a engenharia e seus produtos. Química Ambiental 3 Referência BROWN, THEODORE L., LEMAY, H. EUGENE, BURSTEN, BRUCE E. E BURDGE, JULIA R. Química, a Ciência Central. São Paulo: Pearson, 2005. 4 Vídeo � Nossa história no Universo em apenas 1 minuto https://www.youtube.com/watc h?v=q0WaMiAGnVQ 5 Aula 1 6 2 Formas de Energias e/ou Matéria? Conceitos Físicos e Químicos O que sabemos sobre a matéria? � O Macrocosmos... e o Microcosmos são iguais? O que os diferencia? A gravidade? A massa? Energias � ...vem do grego onde εργος (ergos), e significa "trabalho" Sabemos que tudo o que existe no universo é uma forma de energia. Ela está ao nosso redor... � Onde está a energia? Quais são sua formas e fontes? • MECÂNICA • RADIANTE 10 11 E o nosso mundo? A energia e a matéria são finitas ou infinitas ? � Modificações na matéria geram alterações no comportamento da energia • O engenheiro transforma a matéria... • …mas, para tanto, precisa entendê-la...respeitar suas propriedades 12 3 Fontes de energia acessíveis ao homem � 1- Solar � 2- Elétrica � 3- Hidroelétrica � 4- Química � 5- Eólica � 6- Nuclear 13 Curiosidade: energias renováveis ou alternativas � "É uma energia sustentável que deriva do meio ambiente natural e não gera impacto ambiental" 14 Curiosidade � Algumas fontes de energia são "renováveis" na medida em que são mantidas ou substituídas pela natureza 15 Energias Renováveis � a) Solar (térmica e voltaica) � b) Vento � c) Águas (doce e salgada) � d) Biomassa (madeiras...) � e) Geotérmica � f) Hidrogênio 16 Quando tudo começou? � 13 a 15 bilhões de anos atrás. No tempo humano… Big Bang Teoria Unificada 17 � Segundo os mais recentes cálculos, a idade do universo é calculada entre 13 a 15 bilhões de anos, quando houve a grande explosão. Naquele momento foram criados o tempo e o espaço 18 4 � Há a liberação de energia em níveis incríveis, com cerca de 3 bilhões de graus Celsius… O Universo era todo Luz � Radiação e partículas fundamentais (os "quarks") colidiam e era tudo energia... 20 Os três primeiros minutos (Steven Weinberg) Núcleo do Sol = 16 .106Kelvin 1.000 (103)Kelvin = 727 Celsius Os três primeiros minutos ∆T0-3= 727.000.000 Celsius 22 t = 0 � t = 10-43 s � T = 1032 K t = 10-2 s � T = 1011 K t = 10-1 s � T =3x1010 K t = 1 s � T = 1010 K t = 14 s � T = 3 X 109 K t = 3 min � T = 109 K 23 A formação de átomos Cadeia próton-próton 4 ¹H → 2 ²H + 2 e+ + 2 νe (4,0 MeV + 1,0 MeV) 2 ¹H + 2 ²H → 2 3He + 2 γ (5,5 MeV) 2 3He → 4He + 2 ¹H (12,9 MeV) Nasceu a Matéria � Nasce a dúvida no homem sobre a nossa existência... • Afinal do que somos feitos? Massa ou energia? 24 A.C. 5 Átomo e Elementos Químicos � Ostwald (1902), em Naturphilosophie, propôs o conceito de “energia”: � “Tudo o que sabemos acerca do mundo externo pode ser representado sob a (…) 25 � (…) forma de proposic ̧ões sobre a energia existente, e o conceito de energia revela-se como sendo, sob todos os aspectos, o mais geral que a ciência produziu até agora” 27 Ostwald (1902), em Naturphilosophie � Segundo Erwin Schrödinger (My vision of the World, 1996, p. 134): • (...) a teoria quântica remonta, há 24 séculos, a Leucipo e Demócrito. Eles inventaram a primeira descontinuidade – átomos isolados implantados no espaço vazio Vídeo � Do átomo grego ao átomo de Bohr - Evolução dos Conceitos da Física https://youtu.be/esreyoKP1sc � A nossa noção de partícula elementar descende historicamente da noção que eles tinham do átomo, e conceitualmente deriva da sua noção do átomo Erwin Schrödinger 6 Conceitos sobre átomos � Átomos são partículas que compõem a matéria. � São formados por partículas subatômicas. 31 Nº de Massa A = P + N A Z Nº Atômico Z = P ATOMICIDADE CARGA Nº de Átomos + Cátion - Ânion ÁTOMO CARGA = ZERO E ÍON P = e Conceitos sobre elementos Químicos � São aquelas substâncias que possuem o mesmo e número de prótons Fe ferro 55,847 2 8 14 2 26 Número atômico Distribuição eletrônica Símbolo Nome Massa atômica 7 37 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Vídeo � Tudo se transforma, estrutura atômica, enxergando o invisível https://www.youtube.com/watc h?v=qId2dtsFWGU Quais são as verdadeiras partículas elementares � (Quarks, Léptons, neutros e outros) O tamanho do átomo e a Teoria Quântica Átomo – 10-10 m Núcleo - 10-14 m Próton - 10-15 m Elétron - 10-18 m Quark - 10-18 m Vídeo � A Estrutura da Matéria https://www.youtube.com/watc h?v=HmUxFLa0m0Q A Teoria Quântica � Atualmente, suspeita-se que os quarks e os elétrons são fundamentais Rutherford 8 Experimentos Experimentos Raios Catódicos Dualidade da Matéria � A base conceitual da mecânica quântica é a propriedade ondulatória que as partículas possuem (De Broglie,1923) 9 Partícula onda Fenômeno Pode ser explicado na forma de Onda Pode ser explicado na forma de Partículas Reflexão SIM SIM Refração SIM SIM Interferência SIM NÃO Partícula onda Fenômeno Pode ser explicado na forma de Onda Pode ser explicado na forma de Partículas Difração SIM NÃO Polarização SIM NÃO Efeito Fotoelétrico NÃO SIM O espectro de um átomo Efeito Fotoelétrico � Quando fótons atingem um metal não ocorre emissão de elétrons, a menos que a radiac ̧ão incidente tenha frequência superior a um determinado valor (…) � (…) característico das ligações no metal. A energia cinética dos elétrons ejetados varia linearmente com a frequência da radiac ̧ão incidente Efeito Fotoelétrico 10 Vídeo � Evolução dos modelos atómicos https://youtu.be/CR7dLfsOYLM � Resolver exercícios da pg. 60 (2.1 A 2.10)
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