Aula 1- Química e medidas

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Componente Curricular: QUI0600 - QUIMICA FUNDAMENTAL I 
Créditos: 6 créditos 
Carga Horária: 90 horas 
Unidade Responsável: INSTITUTO DE QUÍMICA 
Tipo do Componente: DISCIPLINA 
Ementa: 
1. A Química e a sua função social. 2. Química e Medidas. 3. 
Átomos, Moléculas e Íons. 4. A Forma da Molécula e a sua Estrutura. 
5. Ligações Químicas. 6. Reações Químicas. 7. Cálculos com 
Fórmulas e Equações Químicas. 8. Teoria: Ácido/Base. 9. Oxidação e 
Redução. 
Ano-Período: 2012-2 
Quantidade de Avaliações: 3 
Objetivos: 
 Possibilitar ao aluno os conhecimentos necessários para atuar no desenvolvimento 
de atividades pertinentes ao respectivo componente disciplinar. 
Conteúdo: 
1 – A química e sua função social. 
 
2- Química e medidas: o método científico, medidas (precisão, exatidão, algarismos significativos), 
unidades de medidas, matéria, propriedades da matéria, elementos, compostos e misturas, a teoria de 
Dalton, símbolos, fórmulas equações, energia. 
 
 3 - Átomos, Elementos e a Tabela Periódica: a natureza elétrica da matéria, a carga do elétron, 
partículas positivas e o espectrômetro de massa, radioatividade, o átomo nuclear, o nêutron, isótopos e a 
tabela periódica. 
 
4- Moléculas, Íons e seus Compostos: Moléculas, Compostos e Fórmulas, Modelos Moleculares, 
Compostos Iônicos: Fórmulas, Nomes e Propriedades; Compostos Moleculares: Fórmulas e Nomes e 
propriedades. 
 
5- Reações Químicas e Funções Químicas: terminologia em soluções, eletrólitos, equilíbrio 
químico, reações iônicas (regra de solubilidade), ácidos e bases em solução aquosa 
 
 1ª Avaliação 
5- Reações Químicas e Funções Químicas: preparação de sais inorgânicos por reações de 
metátese (reação de precipitação, neutralização e reação na qual um produto é gasoso), reações de 
oxirredução, balanceamento de equações redox pelo método do íon-elétron, aspectos quantitativos das 
reações em solução, análise química. 
 
6- Cálculos estequiométricos: quantidade de matéria, massa molar, composição centesimal, 
fórmulas químicas, formula empírica, fórmulas moleculares, cálculos baseados em equações químicas, 
cálculos com reagente limitante, rendimento teórico e centesimal, concentração molar. 
 
7- Estrutura Atômica e Propriedades Periódicas: radiação eletromagnética e o espectro 
atômico, a teoria de Bohr do átomo de hidrogênio, mecânica ondulatória, o spin do elétron e o princípio 
da exclusão de Pauli, configuração eletrônica dos elementos, a tabela periódica e as configurações 
eletrônicas, a distribuição espacial dos elétrons, a lei periódica e a variação de propriedades com 
estrutura atômica. 
 
2ª Avaliação 
8- Ligação Química: símbolos de Lewis, a ligação iônica, fatores que influem na formação dos 
compostos iônicos, a ligação covalente, ordem de ligação e algumas propriedades da ligação química, 
ressonância, ligações covalentes coordenadas, moléculas polares e eletronegatividade, oxidação e 
redução, números de oxidação, nomenclatura dos compostos químicos. 
 
9- Ligação covalente e estrutura molecular: formas moleculares, teoria de repulsão dos pares 
de elétrons da camada de valência, teoria da ligação de valência, orbitais híbridos, ligações múltiplas, 
teoria dos orbitais moleculares. 
 
 
3ª Avaliação 
 
 
Observação: Nota menor do que 7,0 e maior ou igual a 3,0 irá fazer a 
Quarta avaliação de recuperação. 
Introdução: matéria e medida 
Método Científico 
 
• A investigação científica 
depende de um “conjunto de 
procedimentos intelectuais e 
técnicos” (Gil, 1999, p.26) 
para que seus objetivos sejam 
atingidos: os métodos 
científicos. 
 
Método Científico 
• Método científico é o conjunto de processos ou operações 
mentais que se deve empregar na investigação. É a linha de 
raciocínio adotada no processo de pesquisa. 
Metodologia da pesquisa científica 
• O que é método e pesquisa? 
• Método: 
 Forma de pensar para se chegar à natureza de um determinado 
problema, quer seja para estudá-lo ou 
 explicá-lo. 
 
• Pesquisa: 
 - modo científico para obter conhecimento da realidade empírica (?) 
tudo que existe e pode ser conhecido pela experiência); 
 - processo formal e sistemático de desenvolvimento do método 
científico. 
Classificação das pesquisas 
Quanto à natureza: 
 
• Pesquisa Básica: objetiva gerar conhecimentos novos úteis para o 
avanço da ciência sem aplicação prática prevista. Envolve verdades e 
interesses universais. 
 
• Pesquisa Aplicada: objetiva gerar conhecimentos para aplicação 
prática dirigida à solução de problemas específicos. Envolve 
verdades e interesses locais. 
Classificação das pesquisas 
• Quanto a forma de abordagem (segundo Gil, 1991): 
 
• Pesquisa Quantitativa: considera que tudo pode ser quantificável, o que significa 
traduzir em números opiniões e informações para classificá-los e analisá-los. Requer o 
uso de recursos e de técnicas estatísticas (percentagem, média, moda, mediana, 
desvio padrão, coeficiente de correlação, análise de regressão, etc...). 
 
• Pesquisa Qualitativa: A interpretação dos fenômenos e a atribuição de significados 
são básicos no processo de pesquisa qualitativa. Não requer os uso de métodos e 
técnicas estatísticas. O ambiente natural é a fonte direta para coleta de dados e o 
pesquisador é o instrumento chave. É descritiva. 
Quanto aos objetivos: 
 
Pesquisa Exploratória: visa proporcionar maior familiaridade com o problema 
com vistas a torná-lo explícito ou a construir hipóteses. 
 
 Envolvem levantamento bibliográfico; entrevistas com pessoas que 
tiveram experiências práticas com o problema pesquisado; análise de 
exemplos que estimulem a compreensão. Assume, em geral, as formas de 
Pesquisas Bibliográficas e Estudos de caso. 
Classificação das pesquisas 
Classificação das pesquisas 
• Pesquisa Descritiva: visa descrever as características de determinada 
população ou fenômeno ou o estabelecimento de relações entre variáveis. 
Envolvem o uso de técnicas padronizadas de coleta de dados: questionário e 
observação sistemática. Assume, em geral, a forma de Levantamento. 
 
Classificação das pesquisas 
• Pesquisa Explicativa: 
• visa identificar os fatores que determinam ou contribuem para a 
ocorrência dos fenômenos. aprofunda o conhecimento da realidade porque 
explica a razão, o “porquê” das coisas. 
 
• Quando realizada nas ciências naturais requer o uso do método 
experimental e nas ciências sociais requer o uso do método observacional. 
Assume, em geral, a formas de Pesquisa Experimental 
Classificação das pesquisas 
Quanto aos procedimentos técnicos: 
 
• Pesquisa Bibliográfica: quando elaborada a partir de material já 
publicado, constituído principalmente de livros, artigos de periódicos e 
atualmente com material disponibilizado na Internet. 
 
• Pesquisa Documental: quando elaborada a partir de materiais que 
não receberam tratamento analítico. 
Classificação das pesquisas 
• Pesquisa Experimental: quando se determina um objeto de estudo, 
seleciona-se as variáveis que seriam capazes de influenciá-lo, define-se 
as formas de controle e de observação dos efeitos que a variável produz 
no objeto. 
 
• Levantamento: quando a pesquisa envolve a interrogação direta das 
pessoas cujo comportamento se deseja conhecer. 
 
• Estudo de caso: quando envolve o estudo profundo e exaustivo de um 
ou poucos objetos de maneira que se permita o seu amplo e detalhado 
conhecimento. 
• Pesquisa Ex-Post-Facto: quando o “experimento” se realiza depois dos 
fatos.• Pesquisa ação: quando concebida e realizada em estreita associação 
com uma ação ou com a resolução de um problema coletivo. Os 
pesquisadores e participantes representativos da situação ou do 
problema estão envolvidos de modo cooperativo ou participativo. 
 
• Pesquisa Participante: quando se desenvolve a partir da interação 
entre pesquisadores e membros das situações investigadas. 
Classificação das pesquisas 
O estudo da química 
 A perspectiva molecular da química 
• A matéria é o material físico do universo. 
 
• A matéria é constituída de relativamente poucos elementos. 
 
• No nível microscópico, a matéria consiste de átomos e moléculas. 
 
• Os átomos se combinam para formar moléculas. 
 
• Como vemos, as moléculas podem consistir do mesmo tipo de átomos ou de 
diferentes tipos de átomos. 
 
O estudo da química 
A perspectiva molecular da química 
Classificações da matéria 
Estados da matéria 
 
• A matéria pode ser um gás, um líquido ou um sólido. 
 
• Esses são os três estados da matéria. 
 
• Os gases não têm forma nem volume definidos. 
 
• Os gases podem ser comprimidos para formarem líquidos. 
 
• Os líquidos não têm forma, mas têm volume. 
 
• Os sólidos são rígidos e têm forma e volume definidos. 
 
A perspectiva molecular da química 
 
• A matéria é o material físico do universo. 
• A matéria é constituída de relativamente poucos elementos. 
• No nível microscópico, a matéria consiste de átomos e moléculas. 
• Os átomos se combinam para formar moléculas. 
• Como vemos, as moléculas podem consistir do mesmo tipo de átomos ou de 
diferentes tipos de átomos. 
 
O estudo da química 
A perspectiva molecular da química 
O estudo da química 
Estados da matéria 
 
• A matéria pode ser um gás, um líquido ou um sólido. 
• Esses são os três estados da matéria. 
• Os gases não têm forma nem volume definidos. 
• Os gases podem ser comprimidos para formarem líquidos. 
• Os líquidos não têm forma, mas têm volume. 
• Os sólidos são rígidos e têm forma e volume definidos. 
 
Classificações da matéria 
Substâncias puras e misturas 
 
• Os átomos consistem de apenas um tipo de elemento. 
• As moléculas podem consistir de mais de um tipo de elemento. 
– As moléculas podem ter apenas um tipo de átomo (um elemento). 
– As moléculas podem ter mais de um tipo de átomo (um composto). 
• Se mais de um átomo, elemento ou composto são encontrados juntos, 
então a substância é uma mistura. 
Classificações da matéria 
Substâncias puras e misturas 
Classificações da matéria 
Substâncias puras e misturas 
 
• Se a matéria não é totalmente uniforme, então ela é uma mistura 
heterogênea. 
• Se a matéria é totalmente uniforme, ela é homogênea. 
• Se a matéria homogênea pode ser separada por meios físicos, então ela é 
uma mistura. 
• Se a matéria homogênea não pode ser separada por meios físicos, então ela 
é uma substância pura. 
• Se uma substância pura pode ser decomposta em algo mais, então ela é um 
composto. 
Classificações da matéria 
Elementos 
 
• Se uma substância pura não pode ser decomposta em algo mais, então ela é 
um elemento. 
• Existem 114 elementos conhecidos. 
• A cada elemento é dado um único símbolo químico (uma ou duas letras). 
• Os elementos são a base de constituição da matéria. 
• A crosta terrestre consiste de 5 elementos principais. 
• O corpo humano consiste basicamente de 3 elementos principais. 
Classificações da matéria 
Elementos 
 
 
Classificações da matéria 
Elementos 
 
• Os símbolos químicos com uma letra têm aquela letra maiúscula 
(por exemplo, H, B, C, N, etc.) 
 
• Os símbolos químicos com duas letras têm apenas a primeira letra 
maiúscula (por exemplo, He, Be). 
Classificações da matéria 
Compostos 
 
• A maioria dos elementos se interagem para formar compostos. 
 
• As proporções de elementos em compostos são as mesmas, 
independentemente de como o composto foi formado. 
 
• Lei da Composição Constante (ou Lei das Proporções Definitivas): 
 
– A composição de um composto puro é sempre a mesma. 
Classificações da matéria 
Compostos 
 
• Quando a água é decomposta, sempre haverá duas vezes mais gás 
hidrogênio formado do que gás oxigênio. 
 
• As substâncias puras que não podem ser decompostas são elementos. 
 
Classificações da matéria 
Misturas 
• As misturas heterogêneas não são totalmente uniformes. 
• As misturas homogêneas são totalmente uniformes. 
• As misturas homogêneas são chamadas de soluções. 
Classificações da matéria 
Mudanças físicas e químicas 
 
• Quando uma substância sofre uma mudança física, sua aparência física muda. 
– O derretimento do gelo: um sólido é convertido em um líquido. 
 
• As mudanças físicas não resultam em uma mudança de composição. 
 
• Quando uma substância muda sua composição, ela sofre uma alteração 
química: 
 
– Quando o hidrogênio puro e o oxigênio puro reagem completamente, eles formam 
água pura. No frasco contendo água não há sobra de oxigênio nem de hidrogênio. 
Propriedades da matéria 
Mudanças físicas e químicas 
Propriedades da matéria 
Alterações físicas e químicas 
 
• As propriedades físicas intensivas não dependem da quantidade de 
substância presente. 
– Exemplos: densidade, temperature e ponto de fusão. 
• As propriedades físicas extensivas dependem da quantidade de 
substância presente. 
– Exemplos: massa, volume e pressão. 
Propriedades da matéria 
Separação de misturas 
• As misturas podem ser separadas se suas propriedades físicas são 
diferentes. 
 
• Os sólidos podem ser separados dos líquidos através de filtração. 
 
• O sólido é coletado em papel de filtro, e a solução, chamada de 
filtrado, passa pelo papel de filtro e é coletada em um frasco. 
Propriedades da matéria 
Separação de misturas 
 
• As misturas homogêneas de líquidos podem ser separadas através de 
destilação. 
 
• A destilação necessita que os diferentes líquidos tenham pontos de 
ebulição diferentes. 
 
• Basicamente, cada componente da mistura é fervido e coletado. 
 
• A fração com ponto de ebulição mais baixo é coletada primeiro. 
Propriedades da matéria 
Separação de misturas 
Separação de misturas 
 
• A cromatografia pode ser utilizada para separar misturas que têm diferentes 
habilidades para aderirem a superfícies sólidas. 
 
• Quanto maior a atração do componente pela superfície (papel), mais lentamente ele 
se move. 
 
• Quanto maior a atração do componente pelo líquido, mais rapidamente ele se move. 
 
• A cromatografia pode ser utilizada para separar as diferentes cores de tinta de uma 
caneta. 
Propriedades da matéria 
Unidades SI 
• Existem dois tipos de unidades: 
– Unidades fundamentais (ou básicas); 
– Unidades derivadas. 
• Existem 7 unidades básicas no sistema SI. 
Unidades de medida 
Unidades SI 
Unidades de medida 
Unidades SI 
• Observe que a unidade SI para comprimento é o metro (m), enquanto a unidade 
SI para massa é o quilograma (kg). 
– 1 kg tem 2,2046 lb. 
 
 Temperatura 
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. 
Unidades de medida 
Temperatura 
• Escala Celsius 
– Também utilizada em ciência. 
– A água congela a 0 oC e entra em ebulição a 100 oC. 
– Para converter:K = oC + 273,15. 
 
• Escala Fahrenheit 
– Geralmente não é utilizada em ciência. 
– A água congela a 32 oF e entra em ebulição a 212 oF. 
– Para converter: 
 
  32-F
9
5
C    32C
5
9
F 
Unidades de medida 
Temperatura 
Unidades de medida 
Volume 
 
• As unidades de volume são dadas 
por (unidades de comprimento)3. 
– A unidade SI de volume 
é o 1 m3. 
• Normalmente usamos 
1 mL = 1 cm3. 
• Outras unidades de volume: 
– 1 L = 1 dm3 = 1000 cm3 = 1000 
mL. 
Unidades de medida 
Volume 
Unidades de medida 
Densidade 
 
• Usada para caracterizar as substâncias. 
• Definida como massa dividida por volume: 
 
 
• Unidades: g/cm3. 
• Originalmente baseada em massa (a densidade era definida como a massa de 
1,00 g de água pura). 
Unidades de medida 
A incerteza na medida 
 
• Todas as medidas científicas estão sujeitas a erro. 
• Esses erros são refletidos no número de algarismos informados para a medida. 
• Esses erros também são refletidos na observação de que duas medidas 
sucessivas da mesma quantidade são diferentes. 
 
 Precisão e exatidão 
 
• As medidas que estão próximas do valor “correto” são exatas. 
• As medidas que estão próximas entre si são precisas. 
 
A incerteza na medida 
Precisão e exatidão 
A incerteza na medida 
Algarismos significativos 
 
• O número de dígitos informado em uma medida reflete a exatidão da 
medida e a precisão do aparelho de medição. 
 
• Todos os algarismos conhecidos com certeza mais um algarismo extra são 
chamados de algarismos significativos. 
 
• Em qualquer cálculo, os resultados são informados com o menor número 
de algarismos significativos (para multiplicação e divisão) ou com o menor 
número de casas decimais (adição e subtração). 
A incerteza na medida 
Algarismos significativos 
 
• Números diferentes de zero são sempre significativos. 
 
• Zeros entre números diferentes de zero são sempre significativos. 
 
• Zeros antes do primeiro dígito diferente de zero não são significativos. 
(Exemplo: 0,0003 tem um algarismo significativo.) 
 
• Zeros no final do número depois de uma casa decimal são significativos. 
 
• Zeros no final de um um número antes de uma casa decimal são ambíguos 
(por exemplo, 10,300 g). 
A incerteza na medida 
A matéria é constituída 
de diminutas 
partículas amontoadas 
 como laranjas. 
Teoria Atômica de Dalton: 
Teoria Atômica de Dalton: 
Modelo proposto por Dalton: 
Átomo 
 A matéria é composta por pequenos corpúsculos, que não 
se subdividem – os Átomos. 
Teoria Atômica de Dalton: 
● John Dalton (1766 – 1844); 
● Teoria Atômica: 
1. Pequenas partículas indivisíveis chamadas Átomos; 
2. Átomos de mesmo elemento são idênticos entre si; 
3. Não há criação nem destruição de átomos nas reações químicas; 
4. A formação de compostos acontece através da combinação de átomos 
 de dois ou mais elementos; 
• A teoria atômica de Dalton explicava as leis da combinação química: 
• Composição constante; 
• Da conservação da massa; 
• Das proporções múltiplas;