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Química básica

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Química básica
INTRODUÇÃO À QUÍMICA 
O que é Química e para que serve? 
Estuda a natureza (estrutura atômica e molecular, etc), as propriedades, a
composição e as transformações da matéria. 
 Vejamos alguns benefícios que Química pode nos oferecer: 
♦ os tecidos das roupas que usamos no dia-a-dia são, geralmente, 
 materiais obtidos graças ao desenvolvimento da Química; 
♦ as fibras artificiais (o náilon, o tergal, etc), as borrachas 
 sintéticas, os plásticos, fazem parte de um grupo de materiais 
 chamados polímeros; 
♦ os polímeros têm tido inúmeras aplicações: sacos plásticos, 
 toalhas, garrafas, canos plásticos, revestimentos elétricos, 
 brinquedos, discos, estofamentos, revestimentos de panela; 
♦ a Bioquímica tem permitido não apenas conhecer certos 
 mecanismos de funcionamento do organismo, como influir neles, 
 possibilitando o desenvolvimento da Biologia Molecular e da 
 Farmacologia, fundamentais ao progresso da Medicina. 
 E na área de Engenharia de Alimentos, por exemplo, será que a Química 
exerce algum papel importante? 
 Sim. É de fundamental importância! 
 Por exemplo: 
♦ a indústria de alimentos utiliza os chamados “aditivos”: são substâncias capazes 
 de conferir as seguintes características aos alimentos: 
- antioxidantes (inibe o processo de oxidação); 
- conservantes (aumenta a durabilidade); 
- estabilizantes (ajuda a manter as emulsões e suspensões); 
- adoçantes (transmite sabor doce aos produtos), etc. 
♦ no Brasil, são quatro os adoçantes artificiais encontrados no 
 mercado consumidor: 
- a SACARINA (Pan Americana) 
- o CICLAMATO (Brasfanta) 
- o ACELSULFAME-K (Hoeschst) 
- o ASPARTAME (Monsanto) 
♦ a obtenção desses adoçantes requer rotas sintéticas bem 
 estabelecidas desenvolvidas em pesquisas na área de Química 3
♦ para entender o metabolismo dos adoçantes em seres humanos 
 e investigar a toxidade foram propostos mecanismos que envolvem 
 uma série de reações químicas (p/ maiores detalhes, consultar a ref. ∗). 
 Como se pode constatar, a Química tem proporcionado inúmeros benefícios 
para a humanidade. Por outro lado, não podemos nos esquecer de que muitos 
processos químicos são responsáveis pela degradação do ambiente em que 
vivemos. 
∗ Adoçantes Artificiais – publicado em Química Nova em 1996, vol. 19, pág. 248 
DIVISÃO DA QUÍMICA 4
INTRODUÇÃO – Conceitos fundamentais 
MATÉRIA ⇒ qualquer coisa que tem existência física real e, portanto, ocupa 
 espaço. O material do qual as substâncias são feitas. 
Classificação da matéria 
 De acordo com a Fig. 1, a matéria pode ser classificada como uma: 
♦ Substância pura ⇒ possui composição uniforme, definida e característica 
 Logo, apresenta propriedades também definidas. Ex. a 
 água, o ferro, o oxigênio, etc. 
 Substância pura pode ser classificada em: 
• Substância simples (ou elemento)
Substância fundamental e elementar, ou seja, não pode ser separada ou 
decomposta em substâncias mais simples. Ex.: o carbono, oxigênio, etc. 
• Substância composta (ou composto)
Constituída de átomos de 2 ou mais elementos combinados segundo uma 
relação (razão) definida. Ex.: água, glicose, sacarose, etc. 
Os compostos podem ser decompostos em substâncias mais simples. 
Ex.: A água quando submetida a uma eletrólise (uso de eletricidade para 
promover reações químicas) se decompõe em duas substâncias simples conforme 
a equação: 2 H2O(l) → 2 H2 (g) + O2 (g) 
♦ Mistura
Consiste de duas ou mais substâncias fisicamente misturadas e que pode 
ser separadas em seus componentes pode intermédio das diferenças entre suas 
propriedades físicas. As misturas podem, por sua vez, ser classificadas em: 
 - Misturas homogêneas (ou soluções)
São aquelas em que os componentes estão uniformemente misturados 
mesmo em uma escala molecular. 
Ex.: ar, água+ álcool e soluções de um modo geral. 
 - Misturas heterogêneas
São aquelas em que os componentes individuais, embora estejam 
misturados, permanecem em diferentes regiões e podem ser diferenciados em 
escala microscópica. 
Ex.: areia + açúcar 5
Fig. 1 - Árvore de classificação da matéria. 
Representação das Substâncias – Os Símbolos e as Fórmulas Químicas 
 Enquanto os símbolos são usados para representar os elementos ou seus 
átomos, as fórmulas químicas são utilizadas para representar os compostos ou 
agregados de seus átomos. 
 Existem vários tipos de fórmulas químicas, quais sejam: 
♦ molecular; 
♦ empírica; 
♦ estrutural; 
♦ centesimal. 
 Entre as fórmulas mencionadas, merece destaque a fórmula estrutural por 
fornecer informações não apenas do número de cada tipo de átomo na molécula, 
mas principalmente de como eles estão ligados entre si no interior da molécula. 6
• FÓRMULAS MOLECULAR 
Esta emprega símbolos e índices para indicar o número de cada tipo de 
átomo na molécula. ( Ex. uma molécula de glicose apresenta fórmula 
molecular: C6H12O6) 
• FÓRMULA MÍNIMA OU EMPÍRICA 
 Informa somente o número relativo de átomos de diferentes elementos em 
um composto, sendo que os números são expressos como uma razão mais 
simples. (Ex. a fórmula empírica da glicose é CH2O) 
OBS: 
 i. A fórmula molecular é sempre um múltiplo inteiro da fórmula mínima. No 
caso da glicose, a fórmula molecular é C6H12O6, que é 6 vezes sua fórmula 
empírica (CH2O); 
 ii. Enquanto a fórmula empírica informa apenas uma proporção de átomos, a 
fórmula molecular indica o número real de átomos de cada elemento em 
uma molécula individual; 
iii. Há casos em que a proporção de átomos indicada na fórmula molecular 
não pode ser reduzida para números inteiros menores. Nesses casos, a 
fórmula molecular é idêntica à mínima (Ex. é o caso da sacarose: C12H22O11) 
v. Em geral as substâncias moleculares são representadas por fórmulas 
moleculares, enquanto que para substâncias que não são constituídas de 
moléculas, é possível escrever somente a fórmula empírica. (Ex. cloreto de 
sódio: sua fórmula empírica é NaCl) 
• FÓRMULA ESTRUTURAL 
 Fornece número de cada tipo de átomo e indica com os átomos se 
encontram ligados entre si no interior da molécula. 
 Ex.: Dióxido de Acetileno Água
 Carbono 
Quantificando a Matéria - Âmbito Macroscópico 
Massa ⇒ medida da quantidade de matéria de um corpo (ou objeto). Logo, 
 massa é diferente de matéria. 
Densidade ⇒ razão entre a massa de um corpo e o volume ocupado por ele. 
 Assim, quanto maior a quantidade de matéria que ocupa um 
 dado volume, maior será a densidade do material. 7
Transformando a Matéria - Processos Físico e Química 
• Transformações físicas - não alteram a microestrutura (ou identidade) 
 das substâncias. Ex. as mudanças de estado, 
 por exemplo, a vaporização da água. 
• Transformações químicas - provocam modificação na microestrutura e 
 propriedades químicas das substâncias 
 resultantes da formação de novas ligações 
 entre os átomos. Ex.: ferrugem; a queima 
 da madeira (combustão) 
Leis das Transformações Químicas 
• Conservação da massa - em uma reação química não é mensurável a 
perda ou ganho de massa do sistema, ou seja, a massa total do sistema 
permanece essencialmente constante. 
 OBS.: É importante frisar que nas transformações da matéria em nível nuclear as 
energias envolvidas são tão elevadas que a massa do sistema sofre uma alteração 
considerável. A variação da massa pode encontrada usando a equação de Einstein (E = m 
c2
) expressa como segue: 
 Δm = ΔE x c-2
onde: Δm e ΔE = variação da massa e energia do sistema, respectivamente. 
 c = velocidade da luz no vácuo (c = 3 x 108
 m s-1).
• Composição definida - esta lei descreve uma das propriedades mais 
importantes de um composto: sua composição química, ou seja, um composto 
molecular apresenta uma composição elementar constante e característica 
independente da quantidade da amostra considerada, bem como de sua origem. 
Ex.: a água formada a partir de hidrogênio leve (1
H) oxigênio-16 (16O) apresenta sempre a 
seguinte composição em massa: 
 18 g H2O -------