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QUÍMICA APLICADA À ENGENHARIA Por: Diógenes Ribeiro Gramacho Objetivos Identificar e indicar o material mais adequado para uso em determinados processos, de acordo com as suas características e propriedades químicas e físicas. Desenvolver ensaios que atestem a compatibilidade do uso de materiais na Engenharia. Aplicar corretamente os conhecimentos teóricos dos fenômenos químicos e físico-químicos em questões inerentes à Engenharia. Conteúdo 1. Estrutura do átomo e ligações químicas. i. Átomos, elementos químicos, íons e moléculas. ii. Periodicidade química. iii. Interações em química. iv. Tecnologia orgânica, inorgânica e nuclear. 2. Substâncias químicas e reações químicas. i. As leis ponderais com estequiometria. ii. Fases de agregação e mudanças de fases. iii. Funções químicas (inorgânicas e orgânicas). conteúdo 3. Equilíbrio químico e iônico. i. Leis de equilíbrio, princípios de Le Chatelier. ii. Conceitos de soluções e unidades de concentração. iii. Acidez, basicidade e pH. iv. Solubilidade. 4. Cinética química. i. Velocidades das reações e mecanismos. ii. Fatores que afetam as velocidades das reações. iii. Catalisadores. 5. Termoquímica. i. Leis da termodinâmica. ii. Equações termoquímicas, combustíveis e combustão. Conteúdo 6. Eletroquímica. i. Células eletroquímicas e potenciais de eletrodos. ii. Corrosão e prevenção da corrosão. 7. Radioatividade e química nuclear. i. Radioatividade. ii. Velocidade de decaimento radiativo. iii. Fissão e fusão nuclear. Bibliografia Básica: BROWN, Lawrence S.; HOLME, Thomas. Química geral aplicada à engenharia. São Paulo: Cengage Learning, 2009. RUSSEL, John B. Química geral. São Paulo: Pearson, 1994 BROWN, Theodore L; BURSTEN JR., E ; LEMAY,H. Eugene. Química a ciência central. São Paulo: Pearson, 2005. Complementar: ATKINS, Peter; CARACELI, Ignez; JUNES, Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2006. MAHAN, B. M.; MYRES, R. J. Química: um curso universitário. São Paulo: Edgard Blucher, 2003. Principais Unidades de medidas em Química Massa atômica Massa Molecular Mol Massa Molar Volume Molar Densidade Concentra- ção Massa Atômica Massa Atômica: é a massa do átomo, que indica quantas vezes o átomo é mais pesado que 1/12 do átomo do carbono-12, medida em unidade de massa atômica (u). Massa Molecular É a massa da molécula, que indica quantas vezes a moléculas é mais pesada que 1/12 do átomo de carbono-12, medidas em unidade de massa atômica (u). Como a massa de uma molécula é igual à soma das massas dos átomos que a constitui, a massa molecular é, também, igual à soma das massas atômicas de todos os átomos que formam a molécula. Massa Molecular Exemplos: 𝑀𝐻2𝑂 = 2 × 1 + 1 × 16 = 18𝑢 𝑀𝑆𝑂3 = 1 × 32 + 3 × 16 = 80𝑢 𝑀𝑁𝑎2𝐶𝑂3 = 2 × 23 + 1 × 12 + 3 × 16 = 106𝑢 𝑀𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 = 1 × 40 + 2 × 16 + 2 × 1 = 74𝑢 𝑀𝐻2𝑆𝑂4 = 2 × 1 + 1 × 32 + 4 × 16 = 98𝑢 Exercícios Calcular as massas moleculares das seguintes substâncias a) C12H22O11 – sacarose b) C2H4O2 – ácido acético c) HNO3 – ácido nítrico d) H2SO4 – ácido sulfúrico (342 u) (60 u) (63 u) (98 u) Respostas: Massa Molecular Exercício: A anfetamina é um remédio utilizado por pacientes que sofrem de depressão. A dose diária indicada é de 10 mg de benzidrina (C9H13N). Calcule: a) a massa molar da benzidrina. b) mol de matéria de benzidrina que se encontra nos 10 mg Mol É a quantidade de matéria de um sistema que contém 6,02 . 1023 entidades elementares (átomos, moléculas ou íons), pois esse é o número de átomos contidos em 0,012 kg de carbono – 12. 1 u (unidade de massa) 1 12 do átomo de 12C 12 pedaços iguais Volume Molar É aquele ocupado por 1 mol de moléculas de qualquer gás nas CNTP (temperatura de 0ºC ou 273K, pressão de 1 atm ou 760 mmHg). Experimentalmente, verificou-se que 1 mol de moléculas de qualquer substância no estado gasoso ocupa o volume de 22,4L, nas CNTP. Volume Molar Exercícios 1. Um recipiente fechado contém 140 g de ozônio (O3). Determinar o volume ocupado nas CNTP por esse gás. 2. Descobrir a massa, em gramas, de 5,6 L de CO2 nas CNTP. 3. Calcular a massa de moléculas do gás C2H6 que nas CNTP ocupam 28 L. Densidade A densidade (massa específica) é a relação entre a massa (m) e o volume (v) de determinado material seja ele sólido, líquido ou gasoso. Densidade Exercícios: 1. Calcular a densidade do mercúrio, sabendo que 1360 gramas ocupam o volume de 100 cm3. 2. Quando se deixa cair uma peça de metal com massa igual a 112,32 g em um cilindro graduado (proveta) que contém 23,45 mL de água, o nível sobe para 29,27 mL. Qual a densidade do metal, em g/cm3? 3. Qual o volume, em litros, ocupado por 5 g de prata sólida, cuja densidade é igual a 10,5 g/cm3 Concentração É a razão entre a quantidade ou a massa de uma substância e o volume da solução em que esse composto se encontra dissolvido. A forma com que uma substância se distribui em outra por unidade de referência. Essa unidade de referência pode ser o volume ou massa de solução ou até de solvente. Concentração 𝐶 = 𝑚 𝑉 𝑀 = 𝑛 𝑉 Massa do soluto Volume de solução Nº de mols Volume de solução Concentração Molaridade Concentração Exercícios 1. São dissolvidos 8 g de sacarose em água suficiente para 500 cm3 de solução. Qual é a concentração comum dessa solução em g/l ? 2. São dissolvidos 19,6 g de H2SO4 em água suficiente para 800 cm3 de solução. Qual é a molaridade dessa solução? Dados: H2SO4 = 98 g/mol
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