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11/07/2018 1 QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA Reações Químicas oxidação de uma maça cortada azedamento do vinho fotossíntese automóveis em movimento queima da vela acender o fogo fermentação da massa do pão aparecimento da ferrugem. • Antoine Lavoisier (1734-1794) – “pai da química moderna” conduziu estudos importantes sobre reações de combustão. • Lavoisier: a massa é conservada em uma reação química. REAÇÕES QUÍMICAS É um processo de mudança química em que uma substância (A) responde à presença de outra (B) dando origem a outras substâncias diferentes (C e D), a variação de T ou outra influência. REAÇÕES QUÍMICAS A + B C + D REAGENTES (1° membro) PRODUTOS (2° membro) 11/07/2018 2 REPRESENTAÇÕES DAS REAÇÕES • A + B C + D EQUAÇÃO QUÍMICA Representação Gráfica Em cima da seta, são utilizados alguns símbolos indicando as condições nas quais a reação deve ocorrer. ∆ - calor aq – aquoso cat – catalisador λ – energia luminosa Em cada substância pode haver os seguintes símbolos: ↑ - desprendimento de gás; ↓ - precipitação de um sólido Nas equações químicas, as substâncias podem aparecer com seus estados físicos: (s) – sólido; (l) – líquido; (g) – gasoso REPRESENTAÇÕES DAS REAÇÕES Coeficientes estequiométricos: são os números na frente das fórmulas químicas; fornecem a proporção de reagentes e produtos. REPRESENTAÇÕES DAS REAÇÕES Ín d ic e I n fe ri o r • Lei da conservação da massa: a matéria não pode ser perdida em nenhuma reação química. REAÇÕES – Balanceamento 11/07/2018 3 As reações químicas costumam ocorrer acompanhadas de alguns efeitos que podem dar uma dica de que elas estão acontecendo. SAÍDA DE GASES FORMAÇÃO DE PRECIPITADO MUDANÇA DE COR ALTERAÇÕES DE CALOR Alterações de calor: Exotérmicas e Endotérmicas Quando há liberação de calor, o processo é chamado de exotérmico; Quando há absorção de calor dizemos que o processo é endotérmico. Queima de velas Combustão de álcool ou gasolina Queima de Gás Fervura da água Fotossíntese Gelo derretendo CLASSIFICAÇÃO - critério : o número de substâncias nos reagentes e produtos formados: • REAÇÕES DE SÍNTESE OU ADIÇÃO; • REAÇÕES DE ANÁLISE OU DECOMPOSIÇÃO; • REAÇÕES DE SIMPLES TROCA OU DESLOCAMENTO; • REAÇÕES DE DUPLA TROCA OU METÁTESES; REAÇÕES DE SÍNTESE 11/07/2018 4 - são também conhecidas como reações de composição, combinação ou adição. - o número de espécies reagentes é maior que o número de espécies formadas. REAÇÕES DE SÍNTESE 2 H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3 Síntese total = produto sintetizado a partir de substâncias simples Síntese parcial = pelo menos um dos reagentes é uma substância composta. SO3 + H2O → H2SO4; Li2O + H2O → 2LiOH A + B → AB 2Mg(s) + O2(g) 2MgO(s) Combinação de um metal e um não-metal o produto é um sólido iônico. Quando o Mg reage com o O, o Mg perde é e forma o íon Mg2+ e o O ganha é formando o íon O2-, formando o produto MgO. REAÇÕES DE DECOMPOSIÇÃO - são conhecidas como reações de análise. - é o inverso da anterior (composição), ou seja, ocorrem quando a partir de um único composto são obtidos outros compostos. REAÇÕES DE DECOMPOSIÇÃO AB → A + B 2NaN3 2Na + 3N2 2HI H2 + I2 2 HgO 2Hg + O2 2 H2O2 2H2O + O2 11/07/2018 5 PIRÓLISE: DECOMPOSIÇÃO PELO CALOR NH4HCO3 (s) NH3(g) + H2O(g) + CO2(g) REAÇÕES DE DECOMPOSIÇÃO O bicarbonato de amônio também é usado como fermento, ele libera gás carbônico, amônia e água, isso ocorre quando se decompõe e por aquecimento. DECOMPOSIÇÃO PELA LUZ H2O2 (aq) H2O (l) + ½ O2 (g) DECOMPOSIÇÃO DO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO PELA LUZ 2H2O → 4H + + 4e- + O2 FOTOSSÍNTESE: é a fotólise da água associada à clorofila - neste processo, energia luminosa é utilizada para separar os átomos que compõem a molécula de água, libertando também elétrons que são depois usados para repor os perdidos pela clorofila na sua excitação. A molécula de oxigênio (O2) resultante é libertada para a atmosfera, como resíduo da reação química. λ λ ELETRÓLISE: DECOMPOSIÇÃO PELA PASSAGEM DE CORRENTE ELÉTRICA H2O(l) H2(g) + ½ O2(g) 2 NaCl(fundido) 2 Na + Cl2 REAÇÕES DE SIMPLES TROCA 11/07/2018 6 - são também conhecidas como reações de deslocamento ou de substituição. - ocorrem quando uma substância simples reage com uma substância composta para formar nova substância simples e uma nova substância composta. REAÇÕES DE SIMPLES TROCA Ocorrência das reações é necessário: 1- haja o contato dos reagentes; 2- exista também afinidade química entre eles. REAÇÕES DE SIMPLES TROCA ESTAS REAÇÕES PODEM ENVOLVER O DESLOCAMENTO DE METAIS OU AMETAIS Lembrando de uma das Propriedades Periódicas.... ELETROPOSITIVIDADE ELETROPOSITIVIDADE •• CARÁTER METÁLICO:CARÁTER METÁLICO: É a capacidade que um átomo apresenta de perder elétrons. • Propriedade periódica associada à reatividade química. é a propriedade oposta à eletronegatividade. Os gases nobres não entram na regra de eletropositividade. 11/07/2018 7 ELETROPOSITIVIDADE ELETROPOSITIVIDADE FrFr REAÇÕES DE DESLOCAMENTO ENVOLVENDO METAIS Zn(s) + CuSO4(aq) ZnSO4(aq) + Cu(s) Cu(s) + ZnSO4(aq) CuSO4 + Zn(s) ESTAS REAÇÕES OCORREM??? Zn(s) + CuSO4(aq) ZnSO4(aq) + Cu(s) Cu(s) + ZnSO4(aq) CuSO4 + Zn(s) Análise microscópica O Zn perdeu 2é para o Cu: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e- O Cu2+ da solução recebeu 2é do Zn: Cu2+ + 2e- → Cu(s) Reação química entre o zinco da placa e o cobre da solução: Zn(s) + CuCl2(aq) → Cu(s) + ZnCl2(aq) Conclusão: zinco (Zn) deslocou o cobre (Cu2+), com isso podemos concluir que o zinco é mais reativo que o cobre. Visão macro: EXPERIMENTAL CuCl2(aq) Zn(s) - deposição de Cu da solução na superfície da placa de zinco - a solução que era azul, vai diminuindo a intensidade da coloração, em razão da saída de Cu2+ e passagem de zinco da superfície da placa para a solução, na forma de Zn2+. 11/07/2018 8 E AGORA? Cu(s) + ZnSO4(aq) → Não há reação ? Macroscópico e Microscópico (PUC-PR) – Adicionando-se 10mL de HCl(aq) em quatro tubos de ensaio contendo respectivamente Zn, Mg, Cu e Ag, conforme o esquema a seguir, podemos afirmar que ocorre reação em: HCl HCl HCl HCl Zn Mg Cu Ag A B C D K>Ca>Na>Mg>Al>Mn>Zn>Cr>Fe>Ni>Sn>Pb>H>Cu>Hg>Ag>Pt>Au Reatividade REAÇÕES DE DESLOCAMENTO ENVOLVENDO NÃO METAIS Cl2(g) + NaBr(aq) NaCl(aq) + Br2(l) NaCl(aq) + Br2(l) Cl2(g) + NaBr(aq) Reação ocorre! Reação NÃO ocorre! A reatividade aumenta com o aumento da eletronegatividade REAÇÕES DE DUPLA TROCA 11/07/2018 9 REAÇÕES DE DUPLA TROCA - são também conhecidas como metáteses - ocorrem quando duas substâncias compostas reagem produzindo duas novas substâncias compostas. NaOH + HCl → NaCl + H2O H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 ↓ + 2 HCl BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4 ↓ + 2 NaCl DESTA FORMA, PARA QUE REAÇÕES DE DUPLA TROCA OCORRAM NA PRÁTICA, ALGUMAS SITUAÇÕES SÃO NECESSÁRIAS!!! QUAIS SÃO OS OBJETIVOS DE REALIZAR UMA REAÇÃO DE DUPLA TROCA??? GERALMENTE É A FORMAÇÃO DE UM NOVO PRODUTO, QUE POSSA SER FACILMENTE SEPARADO DOS OUTROS PRODUTOS QUE EVENTUALMENTE SE FORMEM. I) Na2S + 2AgNO3 Ag2S + 2 NaNO3 II) Na2CO3 + 2HCl H2O + CO2 + 2 NaCl III) KCl + NaNO3 NaCl + KNO3 OBSERVEM: NA PRÁTICA, QUAIS DESSAS REAÇÕES SERIAM VIÁVEIS??? POR QUÊ??? PARA QUE A REAÇÃO DE DUPLA TROCA OCORRA NA PRÁTICA É NECESSÁRIO: QUE UM DOS PRODUTOS FORMADOS SEJA INSOLÚVEL OU QUE QUE UM DOS PRODUTOS FORMADOS SEJA VOLÁTIL (GASOSO) 11/07/2018 10 QUANDO UM DOS PRODUTOS É GASOSO QUAIS PRODUTOS PODEM SE APRESENTAR NOESTADO GASOSO??? - OS HIDRÁCIDOS: (HCl, HBr, HCN, H2S) - SUBSTÂNCIAS COMO: hidróxido de amônio: NH4OH NH3 + H2O ácido carbônico : H2CO3 CO2 + H2O ácido sulfuroso: H2SO3 SO2 + H2O Na2S + HNO3 H2S + NaNO3 K2SO4 + 2 HCl 2KCl + H2SO3 SO2 + H2O Exemplos: QUANDO UM DOS PRODUTOS É INSOLÚVEL REGRAS GERAIS DE SOLUBILIDADE: - Todos os ácidos inorgânicos comuns são solúveis; - Somente as bases com cátion da família 1A, NH4 +, Ca2+, Sr2+ e Ba2+ são solúveis, as demais são insolúveis; - Todos os sais com cátion da família 1A e NH4 + e que tenham os ânions nitrato (NO3 -) ou clorato (ClO3 -) são solúveis sem exceções. T A B E L A D E S O L U B IL ID A D E D E C O M P O S T O S IN O R G Â N IC O S E M Á G U A NaCl + AgNO3 NaNO3 + AgCl Os únicos sais de prata solúveis são os nitratos, e sulfatos Todos os nitratos são solúveis EXEMPLO: 11/07/2018 11 TIPOS DE EQUAÇÕES NaCl(aq) + AgNO3(aq) → AgCl(s) + NaNO3(aq) Seja a reação: Equação Molecular Na+(aq) + Cl - (aq) + Ag + (aq) + NO - 3(aq) → AgCl(s) + Na + (aq) + NO - 3(aq) Equação Iônica Completa Ag+(aq) + Cl - (aq) → AgCl(s) Equação Iônica Simplificada todas as espécies listadas como moléculas lista todos os íons lista somente íons únicos Íons Espectadores (não tem papel direto na reação) Equações iônicas • Equação molecular: HCl(aq) + NaOH(aq) H2O(l) + NaCl(aq) • Equação iônica completa: H+(aq) + Cl-(aq) + Na+(aq) + OH-(aq) H2O(l) + Na +(aq) + Cl-(aq) • Equação iônica simplificada: H+(aq) + OH-(aq) H2O(l) EXERCÍCIOS 1. Classificar quanto ao tipo da reação que ocorre: 10. Ba(OH)2 + H2SO4 BaSO4 + 2H2O 1. CaCO3 CaO +CO2 2. N2 + 3H2 2NH3 3. CaO +H2SO4 CaSO4 + H2O 4. Cl2 + 2NaBr 2NaCl +Br2 5. Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 6. Al2(SO4)3 + 3BaCl2 2AlCl3 + BaSO4 7. 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 2H2 8. C8H18 C4H10 + C4H8 9. 2NO2 N2O4 Decomposição ou análise Síntese ou adição NO2 + NO2 N2O4 Síntese ou adição Decomposição ou análise Dupla troca Simples troca Simples troca Dupla troca Simples troca Dupla troca QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA Reações Químicas em Meio Aquoso 11/07/2018 12 PropriedadesPropriedades geraisgerais das das soluçõessoluções aquosasaquosas ÁGUA - grande capacidade de dissolver substâncias, ou seja, um ÓTIMO solvente; - comumente usado como meio de reação – solução aquosa. PropriedadesPropriedades geraisgerais das das soluçõessoluções aquosasaquosas PropriedadesPropriedades geraisgerais das das soluçõessoluções aquosasaquosas Propriedades eletrolíticas • têm o potencial de conduzir eletricidade. • A habilidade da solução em ser um bom condutor depende do seu número de íons. • Há três tipos de solução: - eletrólitos fortes, - eletrólitos fracos e - não-eletrólitos. PropriedadesPropriedades geraisgerais das das soluçõessoluções aquosasaquosas Propriedades eletrolíticas • eletrólitos fortes: são os solutos que existem em solução totalmente ou quase total como íons - ex: compostos iônicos (NaCl) e compostos moleculares (HCl) • eletrólitos fracos: são os solutos que existem em solução, na maioria das vezes, na forma de moléculas com apenas uma pequena fração na forma de íons. - ex: ác. Acético (CH3COOH → CH3COO - + H+) HCl(aq) H+(aq) + Cl-(aq) HC2H3O2(aq) H +(aq) + C2H3O2 -(aq) 11/07/2018 13 • não-eletrólitos: não forma íons em solução. - ex: Sacarose (C12H22O11), Metanol (CH3OH) Propriedades eletrolíticas eletrólito não-eletrólitos
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