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Química Química Básica Hoje é um ótimo dia pra você aprender! QUÍMICA professor Michel www.professorferretto.com.br/ Forma e volume constante As partículas estão proximas e desorganizadas As partículas estão afastadas e organizadas Ocorre em qualquer T. Ocorre emT constante Ocorre devido a um choque térmico. OBS: A evaporação ocorre com diminuição da temperatura da superfície em que o líquido está aderido. Tudo que tem massa e ocupa lugar no espaço Pode ser separada por processos físicos OBS: Substâncias simples diferentes constituidas pelo mesmo elemento são alótropos. Ex.: grafite e diamante gás oxigênio e gás ozônio É só uma!!! 2 ou mais substâncias Caracteristicas iguais ao longo de sua extensão Forma e volume variáveis Forma variável e volume constante quebra do retículo Vaporização ruptura das INterações As partículas estão próximas e organizadas Retículo Cristalino ∆H > 0 ∆HFUS ∆HVAP< ∆S > 0 ∆H > 0 ∆S > 0 ∆H < 0 ∆S < 0∆H < 0 ∆S < 0 Química Básica Sólido Líquido Gasoso Solidificação Condensação ou Liquefação Sólido Líquido Matéria Gás Evaporação Ebulição Calefação Fusão solidificação vaporização CondensaÇÃO QuenteFrio Estados da máteria Mistura Homogênea = Solução Heterogênea 1 fase 2 ou mais elementos Somente 1 elemento Pode ser decomposta. Ex.: CO₂, HNO₃... Ex.: H₂, CL₂... 2 ou mais fase Coloide Dispersão grosseira Eutetica óleo água água e sal dissolvido PF fixo PE variável PF variável PE fixo Azeotropica Mistura especiais - Composição definida - P.F e P.E fixos Substância Pura Substância Simples Substância Composta Fusão O₂ O₃ Sólido Líquido Gasoso Química Átomo Hoje é um ótimo dia pra você aprender! QUÍMICA professor Michel 04 www.professorferretto.com.br/ Aos olhos dos filósofos gregos: á ( sem ) tomo ( parte ) = indivisível Aos olhos de Dalton “Bola de bilhar” Aos olhos de Thomson “Pudim de passas” Aos olhos de Rutherford “Sistema planetário” Aos olhos de Bohr Quando o elétron retorna do estado excitado para o normal ele emite energia na forma da luz Emissão de luz devido a excitão por radiação de alta frequencia. A flueorescência dura enquanto tiver o estímulo. Emissão de luz por uma molécula que continua exitada depois que o estímulo cessou. Emissão de luz por molécula exitada por impacto mecânico. Emissão de luz por molécula exitada após uma reação química. É a quimioluminescência produzida por organismos vivos. “Saltos quânticos” Átomo Átomo Emissão de luz libera LUZ!! absorve Flurescência Fosforescência Triboluminescência Luminescência Saltos eletrônicos Corpo aquecido Incandescência Quimioluminescência Bioluminescência + + - - - - - - -- - - - - - - - - - - - + - - Química Tabela Periódica Hoje é um ótimo dia pra você aprender! 0 5 w w w .professorferretto.com .br/ Q U ÍM IC A p ro fes s o r M ich el 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 18 2 3 4 5 6 7 2928272625242322212019 3633323130 12 4 11 3 1 2 5 10 13 14 18 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 54 55 87 56 88 57 a 71 89 a 103 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 86 118104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 Og KrAsGeGa Al Si Ar B Ne He Zn Hg Tl Pb Bi Po Rn Cn Nh Fl Cd In Sn Sb Te Xe DyTb CfBk ErHo FmEs LuTm Yb LrNoMd CuNiCoFeMnCrVTi TaHf W Re Os Ir Pt Au Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg TcMoNbZr Ru Rh Pd Ag PrCeLa PaThAc Nd U Pm Np Sm Pu Eu Am Gd Cm ScCa Mg Be K Rb Na Li H Fr Cs Ra Sr Y Ba beríliolítio hidrogênio cálcio magnésio potássio sódio rubídio césio frâncio estrôncio bário rádio crômiovanádiotitânioescândio ítrio zircônio háfnio tântalo tungstênio rutherfórdio dúbnio seabórgio nióbio molibdênio ferromanganês rênio ósmio bóhrio hássio tecnécio rutênio cobreníquelcobalto zinco irídio platina darmstádtio ouro mercúrio meitnério copernício ródio paládio prata cádmio oganessônio criptônioarsêniogermâniogálio alumínio silício argônio boro neônio hélio tálio chumbo bismuto polônio radônio nihônio fleróvio índio estanho antimônio telúrio xenônio actínio tório protactínio urânio neptúnio plutônio amerício cúrio berquélio califórnio einstênio férmio mendelévio nobélio laurêncio lantânio cério promécioneodímiopraseodímio samário európio gadolínio térbio disprósio hôlmio érbio túlio itérbio lutécio roentgênio 63,546(3)58,69358,93355,845(2)54,93851,99650,94247,86744,95640,078(4) [24,304-24,307] 9,0122 39,098 22,990 [6,938-6,997] [1,0078-1,0082] 83,798(2)69,723 26,982 [28,084-28,086] [39,792-39,963] [10,806-10,821] 20,180 4,0026 65,38(2) 85,468 132,91 87,62 137,33 [223] [226] 88,906 91,224(2) 178,486(6) [267] 180,95 [268] 183,84 [269] [269] [145] [278][270] 186,21 190,23(3) 192,22 195,08 [281] [281] 196,97 200,59 [285] [286] [289] [294] [222][204,38-204,39] 92,906 95,95 101,07(2) 102,91 106,42 107,87 112,41 114,82 74,92272,630(8) 207,2 208,98 118,71 121,76 127,60(3) [209] 14 15 16 17 3534 6 7 8 9 15 16 17 52 53 84 85 BrSe P S Cl C N O F Po At Te I bromoselênio fósforo enxofre cloro carbono nitrogênio oxigênio flúor polônio astato telúrio iodo [79,901-79,907]78,971(8) 30,974 [35,446-35,457][32,059-32,076] 18,998[15,999-16,000][14,006-14,008][12,009-12,012] 127,60(3) 126,90 [210][209] 131,29 138,91 140,12 140,91 144,24 150,36(2) 151,96 [237] [244] [243] 157,25(3) [247] [247] 158,93 162,50 [251] [252] 164,93 167,26 [257] [258] 168,93 173,05 [259] [262] 174,97 232,04 231,04 238,03 - Não queremos nada com ninguém, já somos estáveis Sou diferente de todos, não tenho família Pelo menos sou o elemento mais abundante do universo Semimetais: Está sendo dividido entre metais e ametais Sou muito eletronegativo. Quero todos os elétrons para mim Ametais - Eletronegativos - Sofrem redução - Ag. oxidante Gases nobres metais o maior grupo da tabela - Dúcteis - Maleáveis - Condutores de correntes de calor - Brilho metálico - Facilidade de perder elétrons ta b ela p er ió d ic a Química Ligações Químicas Hoje é um ótimo dia pra você aprender! QUÍMICA professor Michel 06 www.professorferretto.com.br/ Mais intensas Molécula polar Maior PE Menor PMV Ponte de H Dipolo dipolo SIM NÃO Quando temos F, O ou N diretamente ligados a H Quando o tipo de força for o mesmo, terá maiores atrações a molécula de maior massa. Semelhante dissolve semelhante polar com polar e apolar com apolar Anfifílica ou Anfipática = uma parte polar e outra apolar Podem se dissolver em substâncias polares e apolares. Ex.: O etanol pode se dissolver na gasolina e na água Quanto maior a parte apolar menor a solubidade em água Se a massa também for a mesma terá maior PE a espécie com maior superfíce de contato Obs.: Quanto mais ramificada uma cadeira menor a superfíce de contato É a mais forte das forças intermoleculares Dipolo induzido ou forças de london É a mais fraca das interações C C C C C CLigação múltiplas Forças Intermoleculares Sigma Sigma Pi Sigma Pi Pi Ligação iônica Transferência de elétron Ligação covalente Compartilhamento de elétron Ligação metálica Nuvem de elétrons Elétron Eu quero o elétron é meu ânion Cl Cl Então vamos compartilhar F Eu quero F Eu quero Fechado F F vamos afastar da gente Não quero Fe Fe Não quero perdi meu elétron cátion Na Na é isso. Criar uma nuvem Não quero Fe Fe - - - - -- - -- - - Elétron - Elétron - -+ Ligações químicas Química Nox, Oxidação e Redução Hoje é um ótimo dia pra você aprender! 07www.professorferretto.com.br/ QUÍMICA professor Michel Ex.: Ex.: Ex.: Quantos elétrons uma espécie ganhou ou perdeu numa ligação química O Nox te mostra qual a carga real ou aparente de um átomo em uma ligação (-1) significa que ganhouum elétron Eu perdi um elétron Então você está positivo! (+3) significa que perdeu três elétron (+2) significa que perdeu dois elétron O Nox mostra se estou perdendo o ganhando elétrons e quantos Indica o máximo de elétrons que o átomo pode perder Quase sempre tem nox = +1 O carbono tem 4 elétrons na última camada, portanto o máximo que pode perder é 4 sendo o seu nox máximo = +4 Quando o cálculo dá uma FRAÇÃO, significa que o resultado é uma MÉDIA. Nox pode ser individual ou médio Substância simples tem nox = 0 Não esqueça 1A (Li, Na, K, Rb, Cs e Fr): +1 2A (Be, Mg, Ca, Sr, Ba e Ra): +2 -2 na maioria -1 peróxido -1/2 superóxido 0 Subs. Simples +1 ou +2 ligado ao F Al: +3 Zn: +2 Ag: +1 F: -1 Nox dos átomos do elemento N˚ de átomos do elemento Oxidação = perda de elétrons (aumenta o nox) Redução = ganho de elétrons (diminui o nox) Ag. Oxidante: Causa oxidação e sofre redução Ag. Redutor: Causa redução e sofre oxidação Número de oxidação Nox Fixo Oxigênio Hidrogênio Nox Máximo Nox Médio Carga: Nox, oxidação e redução Fe²+ Au³+ Cl- Cl - Cl -4 3 Nox médio = � C C C O O O O OO Consulte a tabela periódica - - - Química Funções Inorgânicas Hoje é um ótimo dia pra você aprender! 08 www.professorferretto.com.br/ QUÍMICA professor Michel ácido + base Sal + H₂o Hidrácidos HCI, HBr e HI - Fortes HF - Moderado Demais fracos Conduzem corrente elétrica em solução aquasa (lons livres) NaOH: Hidróxido de sódio ou soda cáustica. É a base mais importante da química. Apresentam pelo menos um cátion diferente de H+ e um ánion diferente de OH- Compostos iônicos H₃PO₄ + Conduzem corrente elétrica em solução aquasa ou fundidos Sabor salgado Podem ser solúveis ou insolúveis em água Hidróxido de magnésio: Muito usado como antiácido Quanto maior a força mais ions liberados = maior condutividade Oxiacidos ∆ = Nº oxigênios - Nº H Força de ácidos Propriedades PropriedadesForça Propriedades Tipos de neutralização não esqueça! ácidos Bases Sais Funções inorgânicas ionizáveis Sabor azedo Neutralizam as bases Em água liberam hidroxila Neutralizam os ácidos OH - Libera H + pH > 7 Al(OH)₃ 3 NaOH AlCl₃ + 3 H₂O Fortes: 1A e 2A exeto Mg e Be Fracas: Demais pH < 7 (25˚C) HCI - ácido clorídrico ou muriático H₂SO₄ é o ácido mais produzido H₂CO₃ decompõe-se em H₂O + CO₂ Exceções: H₃PO₃ - 2 H iozáveis H₃PO₂ - 1 H iozável 1 - Moderado0 - Fraco 2 ou 3 - Forte Limão Suco gástrico Hidrogenossal Hidrogenossal Hidroxissal Hidroxissal 1 NaOH NaH₂PO₄ + H₂ONeutralizaçãoparcial 2 NaOH Na₂HPO₄ + 2 H₂ONeutralizaçãoparcial 3 NaOH Na₃PO₄ + 3 H₂ONeutralizaçãototal + HCI Al(OH)₂Cl + H₂ONeutralizaçãoparcial + 2 HCI Al(OH)Cl₂ + 2 H₂ONeutralizaçãoparcial Neutralização total NaOH 09www.professorferretto.com.br/ QUÍMICA professor Michel Produto da combustão completa de compostos orgânicos. Se, Ka = Kb pH = 7 Ka < Kb pH < 7 Ka > Kb pH > 7 Cátions, em geral, são ácidos de Lewis. Ânions, em geral, são bases de Lewis. NaHCO₃ CaCO₃ Ácidos e Bases Tipos de sal CO₂ NO MODERNOS CONCEITOS ÁCIDO / BASE Hidrólise Anti ácido Tampão do sangue Branquear dentes Limpeza Sal com caráter básico Mármore Calcário Casca de ovo Estalactites Qualquer ácido Estalagmites Corais Conchas Produção de Cal CaCO₃ CaO + CO₂ Ca² + H₂O + CO₂ Reações impotantes Reações impotantes 2NaHCO₃ Na₂CO₃ + H₂O + CO₂ NaHCO₃ + HCI Na₂CO₃ + H₂O + CO₂ Fermento químico CaCO₃ + 2H + espécie que em água libera H+ espécie que em água libera OH ácido Base Arrhenius espécie que cede H espécie que recebe H ácido Base Breonsted - Lowry ganha par de elétron em lig. dativa cede par de elétron em lig. dativa ácido Base Lewis dica!! Principal responsável pelo efeito estufa Sal + H₂O Ácido + Base O₂ CO₂ Pó químico extintor de incêndio Desodorante Arrhenius Breonsted Lewis Sou ótimo para azia + - + + Gás dos refrigerantes Respiração Fotossíntese Fermento Extintor Gelo seco Radical livre Fertilizante Vasodilator Nitroglicerina Óxido neutro Óxido nítrico Chuva ácida ácido forte + base forte pH = 7 ácido forte + base fraca pH < 7 ácido fraco + base forte pH > 7 ácido fraco + base fraca Serão fornecidos Ka e Kb Óxido ácido Molécula apolar Química Estequiometria Hoje é um ótimo dia pra você aprender! 10 www.professorferretto.com.br/ QUÍMICA professor Michel o que é mol? 1 mol de elefantes = 6,02x10²³ elefantes 1 mol de átomos = 6,02x10²³ átomos 1 mol de moléculas = 6,02x10²³ moléculas C (12g/mol) = 1 mol átomos – 6,02 · 10²³ – 12g H₂0 (18g/mol) = 1 mol de moléculas – 6,02x10²³ moléculas – 18g 1 mol de gás nas CNTP = 22,4L E essa lei: “Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma” você lembra? Quando uma reação tem redimento < 100% significa que a quantidade produzida vai ser menor do que a esperada. Eu posso ter muito reagente e mesmo assim ele acabar. É o limitante (acabou), mas tem muito. Podemos ter pouco reagente e mesmo assim ele sobrar. Nesse caso teremos reagente em excesso mesmo tendo pouco. Limitante ≠ Pouco Excesso ≠ Muito Não esqueça!! Lei de Proust = Porporções fixas Atenção!! Estequiometria A + B 2H₂ O₂ 2H₂O+ = = m + m = m + mA 4g 20g Onde, X = 160g e Y = 180g 32g Xg 36g Yg B C D C + D A soma das massas dos reagentes é igual a soma das massas dos produtos (só vale para recipiente fechado). Indica que temos 6,02x10²³ unidades É a Lei de Lavoisiser Exemplos: Lavoisier Química Soluções Hoje é um ótimo dia pra você aprender! 11www.professorferretto.com.br/ QUÍMICA professor Michel óleo água Soluto entre 1 e 1000nm Soluto > 1000nm Quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvida em determinada quantidade de solvente a uma dada temperatura. Determinação da concentração desconhecida de uma solução (titulante) a partir de outrra com concentração conhecida (titulante). Indicam, em geral, a quantidade de soluto contida em determindada quantidade de solução. Insaturada = não atingiu o CS Diminuir a concentração Adicionar solvente Retirar soluto Vidraria Bureta Erlenmeyer Saturada = atingiu o CS Tem mais soluto dissolvido do que no CS Aerossol: disperso = sólido ou líquido dispersante = gás Gel: disperso = líquido dispersante = sólido Sol: disperso = sólido dispersante = líquido Emulsão: disperso = líquido dispersante = líquido Soluto < 1nm 20g (sal)/100g (H₂O)/30ºC H₂O = 10g de soluto / 1L de solução10 g/L = 3 mol de soluto / 1L de solução3 mol/L = 5g de soluto / 100g de solução5%m/m = 45mL de soluto / 100mL de solução45% V/V = 20g de soluto / 100mL de solução20% m/V = 15g de soluto / 10⁶g de solução15 ppm = 40g de soluto / 10⁹g de solução40 ppb Colóide Dispersão grosseira Soluto + Solvente Soluções Soluções Propriedades: tipos Água + + = = Água Água com AçúcarAçúcar Coeficiente de solubilidade unidades de concentração Diluição Titulação Óleo superSaturada = Efeito tyndal = (espalhamento) da luz MOvimento Browniano = aleatório Química Termoquímica Hoje é um ótimo dia pra você aprender! 12 www.professorferretto.com.br/ QUÍMICA professor Michel lembre! lembre! lembre! Quando o suor evapora, ele “rouba” calor e baixa a temperatura do nosso corpo. Trata-se de um processo endotérmico. Parte da química que estuda as transferências de calor entre reação e o meio. As combustões são exotérmicas e o calor liberado pode ser convertido em outras formas de energia. Nos reagentes as ligações sempre são rompidas. ENDO (+) Nos produtos as ligações sempre são formadas. EXO (-) Toda quebra de ligação é ENDO ( + ) Toda formação de ligação é EXO ( - ) A evaporação também é observada em filtro e moringas de barro. Nesse caso, a água que atravessa a moringa evapora e, por isso, temos diminuição da temperatura da água restante. Endotérmica : Absorve calor Exotérmica : Libera calor Método 1 - Entalpia de formação Método2 – Energia de ligação ∆H = ΣHfprod ∆H = ΣELIG reag + ΣELIG prod - ΣHfreag Evaporação Tipos de reação Calculando o ∆H TERMOQUÍMICA Cl₂ 2Cl 2Cl Cl - Cl H Reag Reag Prod Prod Reação H Reação ∆H < 0 ∆H > 0 Cl₂ Cl - Cl Cl + Cl Cl + Cl ∆H > 0 ∆H < 0 calor ProdutoReagente + calorProdutoReagente + UNIVERSOREAÇÃO + MEIO Química Cinética Hoje é um ótimo dia pra você aprender! 13www.professorferretto.com.br/ QUÍMICA professor Michel Complexo ativado Reagentes + + Produtos Lembre! O catalisador gera um caminho alternativo de menor energia de ativação e, com isso, aumenta a velocidade da reação. - Elevada energia - Instável Como ocorre uma reação Gráficos Fatores que influenciam na velocidade das reações 1 - PROCESSO ENDOTÉRMICO Superfície de contato Catalisador Concentração Temperatura Pressão 2 - Processo exotérmico Cinética Parte da química que estuda a velocidade das reações e os fatores que nela influenciam. ↑ Superfície ↑ Colisões ↑ Velocidade ↑ Colisões↑ Agitação↑ Temp. ↑ Velocidade ↑ Colisões↑ Concentração ↑ Velocidade 2º ordem para a substância A 1º ordem para a substância B ↑ Colisões↑ Pressão Só para gases ↑ Velocidade Para reações elementares (ocorrem em apenas 1 etapa) teremos: Lei da velocidade da reação H Reag Pedaço Raspas Pó Prod Complexo ativo Reação ∆H > 0 ∆H = 60 kJEativ Eativ Hreag H = 110 kJ = 100 kJ Eativ = 120 kJ = 50 kJ prod A V = K [A] V = K [A]²[B] A reação é de 3º ordem (g) B(g) A V = K [A] [B] (g) B+ (g) C(g) ∆H = 70 kJ Hreag H = 110 kJ = 40 kJ prod ∆H = - 130 kJ Hreag H = 100 kJ = 230 kJ prod 150 kJ 110 kJ 50 kJ H Prod Complexo ativado Complexo ativado com catalisador Reag Reação ∆H > 0Eativ 160 kJ 140 kJ 110 kJ 40 kJ H Reag Prod Complexo ativo Reação ∆H > 0 E ativaçãoE ativ 350 kJ 230 kJ 100 kJ Eativ = 120 kJ Eativ cat = 100 kJ Química Equilíbrio Químico Hoje é um ótimo dia pra você aprender! 14 www.professorferretto.com.br/ QUÍMICA professor Michel No equilíbrio as concentrações de reagentes e produtos ficam constantes Aumento da concentração do reagente Desloca para o sentido direto ácido forte + base forte ácido forte + base fraca ácido fraco + base forte ácido fraco + base fraca Aumento da concentração do produto Desloca para o sentido inverso Desloca para o sentido direto Diminuição da concentração do produto Aumento da pressão Diminuição da pressão Aumento da acidez Aumento da Alcalinidade O mesmo raciocíno dos ácidos aplicamos às bases Deslocamento do equílibrio para o lado de menor volume (menor número mol) Aumento da Temperatura Não desloca o equilíbrio, apenas diminui o tempo para atingí-lo Favorece a reação endotérmica Diminuição da Temperatura Favorece a reação exotérmica Deslocamento do equílibrio para o lado de maior volume (maoir número mol) Diminuição da concentração do reagente Desloca para o sentido inverso O sangue é uma solução tampão, seu pH resiste (muda pouco) quando adicionamos pequenas quantidades de ácido ou base. Serão fornecidos Ka e Kb Se, Ka = Kb pH = 7 Ka > Kb pH < 7 Ka < Kb pH > 7 Sal + H₂O Ácido + Base A + +B C V₁ = V₂ D 1- Concentração Princípio de Le Chatelier Hidrólise 2- Concentração (só para gases) 3- Temperatura 4- Catalisador Ácidos Escala de ph Tipos de sal Não esqueça! EQUILÍBRIO QUÍMICO tempo [conc] Equilíbrio [produto]coefic Δn Kc = HX H + X Ka = [H+] [X-][HX] ↑ Kc ↑ [produto] Deslocamento de Equilíbrio Químico ↑ rendimento Kc = Kp x (RT) coefic[reagentes] ↑ Ka ↓ pKa ↑ [H ] ↓ pH ↑ acidez ↑ [íons] ↑ condutividade + + - Neutro Bateria Ácida Suco de Limão Vinagre Leite Água do mar Leite demagnésia Amônia Lixívia pH = 7 pH < 7 pH > 7 V₁ V₂ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Química Eletroquímica Hoje é um ótimo dia pra você aprender! 15www.professorferretto.com.br/ QUÍMICA professor Michel Para lembrar! Eoxi = Facilidade de sofrer oxidação = perder elétrons Sofre oxidação para proteger o outro metal Eoxi metal de sacrifício > Eoxi metal protegido Ered = Facilidade de sofrer redução = ganhar elétrons ddp > 0 espontâneo (pilha) De quem reduz Metal de sacrifício Metal protegido Oxidação – ânodo Decomposição de uma substância por passagem de corrente elétrica Processo não espontâneo Anodo = pólo positivo (oxidação) Eletrólito em solução aquosa Ordem de descarga Eletrólito fundido Demais > H+ > 1A, 2A e Al Demais > OH- > e F-Ânios Oxigenados Catodo = pólo negativo (redução) Consome corrente elétrica Eu te protejo Se não fosse você eu estaria morto Redução – Cátodo De quem oxida ddp < 0 não espontâneo (eletrólise) Zn / Zn²+ +(aq) (aq)(s) (s)// Cu² / Cu CuCuZn Zn ddp = Eoxi + Ered P A O + - i l h a n o d o x i d a ç ã o - Representação da pilha Potenciais ELETRÓLISE Metal de sacrifício ( proteção catódica ) Eletroquímica Energia química Oxidação Ânodo Desgaste Redução Cátodo Depósito Pilha Processo espontâneo Eletrólise Processo não espontâneo Redução Cátodo Polo negativo Oxidação Ânodo Energia elétrica elétrons Eletrólise aquosaEletrólise Ígnea Deposição de metal = eletrodeposição (galvanização) Aspecto Quantitativo M + X e- M+X // Cu² - + 1A = 1C/s 1 mol de e- = 96500C Química Propriedades Coligativas Hoje é um ótimo dia pra você aprender! QUÍMICA professor Michel 16 www.professorferretto.com.br/ Lembre! Modificações nas propriedades do solvente causadas pela adição de soluto não volátil. Aumento do ponto de ebulição pela adição de soluto não volátil. Diminuição do ponto de fusão (congelamento) pela adição de soluto não volátil. Minhas bebidas vão ficar bem geladas Dependem apenas da quantidade e não da natureza do soluto. PE H₂0 + SAL PF H₂0 = 0˚C Pmecânica > π Fluxo de H₂O [A] < [B] [A] =[B] Início Final π πP Pmecânica Gelo + H₂0 + SAL + soluto ↓ PMV + volátil ↑ PMV + soluto ↑ PE PF < 0˚C PE H₂0> Ebuliometria Criometria Diminuição da pressão máxima de vapor pela adição de soluto não volátil. A osmose é a passagem espontânea de solvente da solução menos concentrada para a mais concentrada. Maior concentração = hipertônico Menor concentração = hipotônico Igual concentração = isotônico Para que a osmose reversa funcione: O solvente, de forma não espontânea, flui da solução mais concentrada (hipertônica) para a menos concentrada (hipotônica). Tonometria Osmometria OSMOSE REVERSA Propriedades Coligativas água salgada pressão osmótica Pr es sã o m áx im a de v al po r ( m m Hg ) Temperatura (˚C) ÁguaÁlcoolÉter água pura água com açúcar Pvapor maior Pvapor menor água limpa Membrana semi-permeável Química Introdução à Química Orgânica Hoje é um ótimo dia pra você aprender! 17www.professorferretto.com.br/ QUÍMICA professor Michel Ligações feitas pelo carbono Hibridação Geometria Ângulo entre as ligações massa Distribuição Classificação dos carbonos Cadeia carbônica Funções orgânicas Aberta, acíclica ou Alifática Fechada ou Cíclica Oxigenadas CarboxilaCarbonilaHidroxila Int. Química Orgânica Quando a ramificação normal ramificada Tipo de ligação saturada (simples) indsturada (dupla ou tripla) Presença de átomo entre carbonos Aromática Amina CH₃ – NH₂ C – NO₂ C O Amida Nitrocomposto – OH Não aromática saturada ou insaturada homocíclica ou heterocíclica homogênea CH₃ - CH₂ - CH₃ CH₃ - CH₂ - O – CH₃heterogênea(C - X - C) O CH₃ CF₃ H HSecundário 1s² 2s² 2p² 12u Primário Quaternário Terciário C C C C CH₃ CH₃ CH₃H₃C H H NH₂ sp³ Tetraédrica 109˚28’C Linear 180˚spC Linear 180˚spC Trigonal plana 120˚sp²C Nitrogenadas N O C C O OH C Álcool carbonila (C = O) entre carbonos C – O – C caráter ácido OH em carbono saturado carbonila (C = O) na extermidade apresenta carboxila caráter ácido Enol Éter Cetona Aldeido Ácido carboxilico Éster Fenol C O O R OH HO C C C O O QuímicaHidrocarbonetos Hoje é um ótimo dia pra você aprender! 18 www.professorferretto.com.br/ QUÍMICA professor Michel (em ordem alfabética) Números de carbonos Tipos de ligação entre C. Função 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 C 8 C 9 C 10 C 11 C 20 C Met Et Prop But Pent Hex Hept Oct Non Dec Undec Eicos AN EN DiEN TRiEN IN DIIN TRIIN ENIN Simples 1 dupla 2 duplas 3 duplas 1 tripla 2 triplas 3 triplas Apresentam apenas Carbono e Hidrogênio Dieno alternado ou conjugado Dieno acumulado Dieno isolado Anel arómatico ou benzênico Apolares C H Nomeclatura Radicais Alquila Ramificações ou subtituintes Hidrocarbonetos C C H H H C H H H C H H C H H H C H H C H H C H H H C H H C H H C H H C H H H C H HC H H C H H C H₃C CH CH₂ CH₃ CH₃ H₃C C CH₃ H H H H C H C H H C C C C C C CCC CC CC C C C C C Alceno AlcinoAlcano Ciclano Cicleno Prefixo+ + + METIL ETIL PROPIL ISOPROPIL BUTIL SEC-BUTIL ISOBUTIL TERC-BUTIL Intermédiário o 1 dupla + 1 tripla 6 1 112 C H H H H Química Funções Oxigenadas Hoje é um ótimo dia pra você aprender! 19www.professorferretto.com.br/ QUÍMICA professor Michel C H O H H C H H H HIDROXILA BEBIDAS Álcool primário Álcool secundário Álcool terciário Oxidação Esterificação VINHO ETANOL CH₃CH₂OH Ácido + Álcool Éster + H₂O VINAGRE (VINAGRE) ÁC. ACÉTICO CH₃COOH GERMICIDA COMBUSTÍVEL CARBONILA CARBOXILA É uma solução de ácido acéticol 4,5%m/V. 4,5g de CH₃COOH 100mL de solução - ÁLCOOL - ENOL - FENOL - ALDEÍDO - CETONA - ÁC. CARBOXÍLICO Etanol ou Álcool Etílico Ácido Etanóico ou Acético Reações importantes Funções oxigenadas CH H H C C O O -OH OH O C O C CH₃ CH₃ CH CH₃ OH CH CH₃ CH₃ CH₂ CH₃ OH CCH₃ CH₃ CH₂ CH₂ OH CH C HO+ H₂O+ OH O R R’ H + C O O R R’ Química Funções Nitrogenadas Hoje é um ótimo dia pra você aprender! QUÍMICA professor Michel 20 www.professorferretto.com.br/ Massai Amina primaria AmiDa NITROCOMPOSTO Trinitrotolueno (TNT) Nitroglicerina (dinamite) Sal quaternário de amônio Amina secundária Amina terciária As aminas apresentam caráter básico devido ao par de elétron livre no nitrogênio O cheiro de peixe podre é por causa da presença de aminas. Como as aminas apresentam caráter básico, podemos eliminar esse cheiro usando ácidos como: limão, vinagre... Uma das aplicações mais comuns dos sais de amônio quaternário é promover a maciez em tecidos ou fios de cabelo, que se tornam carregados negativamente pela ação de produtos de limpeza (sabões, xampus, etc.) Por serem agentes ativos catiônicos fortes, possuem atividade desinfetante poderosa, tanto para as bactérias gram-positivas, quanto para bactérias gram-negativas (embora este último em menor grau). CH₃ NH₂ NH₂ NO₂ NO₂ ONO₂CH₂ ONO₂CH ONO₂CH₂ NO₂ O₂N R CH₃ CH₃ CH₃ NH CH₃ CH₃ CH₃ N C O R Explosivos importantes Lembre! Funções Nitrogenadas N+ R R’’ R’ R’’’ X - + Química Outras Funções Hoje é um ótimo dia pra você aprender! 21www.professorferretto.com.br/ QUÍMICA professor Michel nome usualnome oficialestrutura O CFC era muito usado por ser: barato, estável, versátil e fácil de estocar. O cloro funciona como catalisador na destruição da camada de ozônio. CF₂Cl₂ CF₂Cl · + Cl · clorofluorcarbono Ácido carbonico oico Aldeído Cetona Amina Álcool Haleto orgânico al ona amina ol - Dicloro-diflúormetano CFC e a destrição da camada de ozônio Outra forma de representar Funções mistas Função Sufixo Lembre! HALETOS ORGÂNICOS cfc Outras Funções p r i o r i d a d e c r e s c e n t e Cl O F F C O O O O O O O + + Cl O OClCl Clhv Cl 2O₃ UV F F 3O₂Cl · Cl Cl 2O₂ + Cl ·ClO + O₃ O₃ + Cl · O₂ + ClO · + Química Propriedades Físicas e Químicas de Compostos Orgânicos Hoje é um ótimo dia pra você aprender! QUÍMICA professor Michel 22 www.professorferretto.com.br/ Solubilidade Vitamina C Sabão x Detergente Vitamina D PF e PE HIDROSSOLÚVEL Sabão Detergente LIPOSSOLÚVEL Propriedades Físicas e Químicas de Compostos Orgânicos Quais compostos orgânicos apresentam caráter ácido? - Fenol - Enol - Ác carboxílico - Ác sulfônico Não esquece que as aminas são as bases Polar dissolve polar Apolar dissolve apolar ÁCIDO GRAXO + NaOH ou KOH (saponificação) Fórmula geral Semelhante dissolve semelhante Quanto maiores as atrações entre as moléculas, maiores os pontos de fusão e ebulição. Quando o tipo de força intermolecular entre as moléculas comparadas for o mesmo, terão maiores atrações as moléculas de maior massa (maior número de elétrons). Se tivermos mesmo tipo de força e mesma massa, terão maiores forças de atração, as moléculas de maior superfície de contato (mais lineares = menos ramificadas). É biodegradável Precipita em água dura Derivado do petróleo Fórmula geral aniônico catiônico HO HO HO O OH OH HO H H R C O ONa CH₃ CH₃CH₃ CH₂ H₃C Anfifilicos = parte polar e parte apolar TeNsoativos = quebram a tensão superficial Emulsificantes = conseguem dispersar apolar em polar R SO₃Na Regra geral Regra clássica Cadeia ramificada = não biodegradável Cadeia normal = biodegradável R R XR R N Química Isomeria Hoje é um ótimo dia pra você aprender! 23www.professorferretto.com.br/ QUÍMICA professor Michel Condições Carbono quiral ou assimétrico Enatiômeros = imagens especulares isômeros ativos Cis Trans São muito parecidos! mas não são iguais! CH₃ CH₃ R₁ R₂ R₃e R₄ CH₂OHCH₃O CH₃ CH C OH H CH₂CH₃ O O Plana ou constitucional Espacial ou estereoisomeriaFunção geométria óptica Cadeia Posição Metameria Tautomeria isomeria Ocorre quando dois compostos apresentam a mesma fórmula molecular e diferentes fórmulas estruturais. Mesma fórmula molecular, mas com funções químicas diferentes. (n = número de carbonos quirais) Mesma fórmula molecular, mesma função química, mas diferentes tipos de cadeias carbônicas. Modificação na posição de um heteroátomo. Temos um equílibrio dinâmico entre compostos com funções diferentes. Mesma fórmula molecular, mesma função química, mesma tipo de cadeia carbônica, mas pelo menos um item (grupo funional, insaturação ou ramificação) está em posições diferentes nas suas estruturas. C O H ≠ ≠ R₁ = 2n R₂ R₃ R₄≠ ≠≠ H H CH₃ CH₃ H HCH₃ CH₃ R₁ R₂ R₃ R₄ R₁ R₂ C C R₃ R₄ X X YY C C X X Y Y C C R₁ R₂C R₃ R₄ Química Gases Hoje é um ótimo dia pra você aprender! QUÍMICA professor Michel 24 www.professorferretto.com.br/ Valores para o R d = P. M R.T V₁/V₂ V₁/V₂oud₂/d₁ P ·V = n · R · T P = X · P n / n A A total parcial totalA PV = nRT M₂/M₁ Densidade dos gases Lei de Graham Pressão parcial Lei de Dalton Equação de Clapeyron Gases Na fase gasosa as partículas encontram-se afastadas e desordenadas (↑ S). O volume ocupado é igual ao do recipiente. Os volumes dos gases variam muito com a pressão (grande compressibilidade) e com a temperatura (grande dilatabilidade). Em condições idênticas, as velocidades de efusão de dois gases são inversamente proporcionais às raízes quadradas de suas densidades absolutas. Em resumo, gás leve é rápido e gás pesado é lento. É a pressão que um gás exerceria caso ocupasse sozinho o volume total do recipiente. A soma das pressões parciais é igual à pressão total. Pressão Massa molar Temperatura em K ↓ d Constante dos gases Volume Constantedos gases ↑ T ↓ V↑ P ↑ T ↑ V ↑ M He(4g/mol) CO₂(44g/mol) ↑ d Fração molar = Temperatura em KNúmero de mols 0,082atm.L/mol.K 62,3mmHg.L/mol.K Pressão = = SólidoLíquidoGasoso Química Radioatividade Hoje é um ótimo dia pra você aprender! QUÍMICA professor Michel www.professorferretto.com.br/ t 0 -1 � 0 0 � Particulas/ Radiações Descoberta: 1896 Bequerel Processos Radioativos Poder ionizante Poder de penetração alfa Beta Decaimento transmutação artificial Fissão Fusão Gama RadioatividadeProcesso nuclear, não é reação química. Pode ser natural ou artificial Marie Curie Prêmio Nobel Em uma equação radioativa a soma das massas e das cargas deve permanecer constante. Teoria da radioatividade Novos elementos isolados Dois Nobel Núcleo de Hélio Elétron Ondaeletromagnética Bomba H (Sol) É o que libera mais energia Emissão de partículas e radiações a partir de um núcleo atômico Tempo de meia vida Tempo necessário para decair metade da amostra. Não depende de: - Temperatura - Pressão - Estado de combinação Onda Eletromagnética Radiação Particula 4 2 X +� > >� � < <� � 1/2 t1/2 t1/2 t1/2 m₀ m₀ 2 50% 25% 4 m₀ 12,5% 8 m₀ Z A Z - 2 2 A - 4 4 Uranio e plutonio Usina nuclearBomba atomica U92238 Th +90 234 2 4 H +1 2 He + energia23H11 Be + + +92 235 Ba56 139 Ba36 95 n2 0 1n0 1 Be + +4 9 p1 1 Li3 6 2 4 Marie Curie Química Química Ambiental Hoje é um ótimo dia pra você aprender! QUÍMICA professor Michel 26 www.professorferretto.com.br/ 2O₃ UV 3O₂ Cl · 2O₂ + Cl ·ClO · + O₃ O₃ + Cl · CF₂Cl · + Cl · CFC = CF₂Cl₂ O₂ + ClO· CF₂Cl₂ Fracionamento CH₄ N₂O CO₂ O₃ O₃ Principais responsáveis Principais responsáveis Petróleo Metano - gás natural Carvão Combustíveis fósseis Consequêncas Como ocorre? Destruição da camada de ozônio Consequências Correção dos solos ácidos Efeito estufa Camada de ozônio Chuva ácida Calagem processo físico Química Ambiental NOx do escapamento de automóveis SOx da queima de combustivel fósseis Diminuição do pH de rios, lagos, solos Destruição de monumentos de marmore (CaCO₃) Corrosão de estruturas metálicas. Os gases estufa absorvem a parte da radiação infravermelha emanada da terra impedindo a dissipação do calor. O ozônio absorve parte da radiação ultravioleta impedindo que haja penetração total das ondas eletromagnéticas provenientes do sol. Podemos dizer que a camada de ozônio funciona como um “filtro”. GNV - metano Combustíveis para transporte processo químico Principal uso CRaqueamento: Quebra em frações menores. é menos poluente que os demais Aquecimentoprincipais usos principais usos Apenas o carvão mineral é combustivel fóssil Geração de energia elétrica - Termelétrica É o mais abundante e o mais poluente dos combustíveis fósseis Geração de energia elétrica Termelétrica Isomerização: Conversão de um isômero em outro. Polimerização: n (monômeros) = 1 polímero. GLP - propano e butano Gasolina Diesel Óleo lubrificante Asfalto Ocorre devido a presença de ácidos oriundos da poluição antropogênica, na atmosfera UV UV UV IV Elevação do nível dos mares Modificações profundas na vegetação Aumento na incidência de doenças Alterações climáticas em todo o planeta, com o aumento das tempestades, das ondas de calor e alterações nos índices pluviométricos O OO O OO O OO O OO Apresenta pH < 6 + leves menor PE CaO ou CaCO₃ Química Água Hoje é um ótimo dia pra você aprender! 27www.professorferretto.com.br/ QUÍMICA professor Michel Adutora - Osmose reversa - Destilação O H H + + - Tipos de Água Tratamento da água Distribuição da água no planeta Pura ou destilada água Principais processos de dessalinização da água do mar: Consequência (gelo flutua) Volume H₂O > Volume H₂O Densidade H₂O < Densidade H₂O Somente água Própria para consumo. Obtida diretamente de fontes naturais ou por extração de águas subterrâneas É enriquecida com sais antes do envase. Elevada concentração de sais Elevado teor de íons Ca² e Mg² Água superficial ou subterrânea. Tanques de agitação. São adicionadas bolhas de ar para fazer o material flutuar. Normamente feita com areia. Pode ser usado carvão ativado, para retirar odores. Utiliza-se o isótopo deutério no lugar do hidrogênio comum. Dilatação anômala H₂O Angular Polar Salgada 97% Doce 3% Congelada 77% Subterrânea 22% Superficial 1% Estrutura Potável Mineral Adicionada de sais Salobra Dura Pesada Manacial Coagulação Floculação Fluoretação Cloração Filtração Decantação Flotação (captação) ou (s) (s) (l) (l) + + Al₂(SO₄)₃ Al(OH)₃CaO NaClO Química Reações Orgânicas Hoje é um ótimo dia pra você aprender! QUÍMICA professor Michel 28 www.professorferretto.com.br/ Propila Butanoato Butanoato de propila CH₂ = CH₂ + Cl₂ CH₃ CH₃ CH₃C C O O O CH₂ H₂OOH HO+ CH₂ CH₃CH₂ CH₂ CH₂CH₂CH₃CO O Classificação das Reações Orgânicas Reações muito importantes! 1- ADIÇÃO Reações orgânicas É aquela onde são adicionados átomos ou grupos de átomos ao substrato. Em geral teremos adições quando o substrato apresentar ligações duplas ou triplas. 2- ELIMINAÇÃO É aquela onde são retirados átomos ou grupos de átomos do substrato. Em geral teremos, nas eliminações, formação de ligações duplas ou triplas. 3- SUBSTITUIÇÃO A) Esterificação É aquela onde um átomo ou um grupo de átomos do substrato é substituído por outro átomo ou grupo de átomos. Ácidos Carboxílicos reagem com álcoois para formar ésteres. As condições reacionais devem ter meio ácido. Para reconhecer a parte proveniente do ácido, procure o C=O Parte proveniente do álcool Parte proveniente do ácido Oxidação: Perda de elétrons = Aumento do nox . Geralmente é evidenciada pela entrada de oxigênio. Redução: Ganho de elétrons = diminuição do nox . Geralmente é evidenciada pela entrada de hidrogênio (saída de oxigênio). CH₂ CH₂ CH₂ H OH CH₂ CH₂ = CH₂ + H₂O R-COOR’ + H₂OR-COOH + HO-R’ H₂SO₄ 170˚C Cl Cl Ác. Etanóico Etanol Etanoato de etila Propanotriol Glicerol Glicerina Sabão Micela Triglicerídeo ++ 3NaOH RCOONa COONa Anfifílico Apolar PolarSabão R₁COONa R₂COONa R₃COONa Região polar, dissolve-se em água. Região apolar, dissolve-se em gordura. B) SAPONIFICAÇÃO ( hidrólise alcalina ) Lembre: obs.: Se, R₁ ≠ R₂ ≠ R₃ teremos três sabões diferentes. H₂C OH HC OH H₂C OH H₂C O C R₁ O O C R₂ O O C R₃ O H₂C HC QUÍMICA professor Michel 29www.professorferretto.com.br/ Propanotriol ou Glicerol ou Glicerina Biodiesel éster éster Triglicerídeo CH₃ CH₃ CH₃ HO+ +CH₂ CH₃ CH₃ CH₂ CH₂ C O O CH₂C O R₁COOCH₂CH₃ R₂COOCH₂CH₃ R₃COOCH₂CH₃ O A principal utilização da reação de transesterificação é na obtenção do biodiesel C) Transesterificação IMportante CH₃HO CH₃ +HO CH₂ Combustível “verde” Álcool Álcool H₂C OH H₂C OH OHHC H₂C O C R₁ O O C R₂ O O C R₃ O H₂C HC Etanol Etanal ác. Etanóico CH₃CH₂OH CH₃CHO CH₃COOH O HCR HCR R’CR OHCR H H O HCR H R’ OCR R” R’ O vinagre é uma solução de Ác. Etanóico. A partir da fermentação do açúcar da cana pode-se obter etanol. D) Oxidação de álcoois Reação muito importante! Álcool Primário Álcool secundário Cetona não ocorre Aldeido Ácido carboxilico Álcool comum O [O] [O] [O] [O] [O] [O] O O QUÍMICA professor Michel 30 www.professorferretto.com.br/ quente KMnO₄ H /quente E) Oxidação de alcenos Oxidação enérgica Ozonólise H / H₂O v quente O₃ Zn, CH₃COOH O₃ Zn, CH₃COOH O₃ Zn, CH₃COOH + + H / H₂C+ 2 CH₃ H O C Aldeído CH₃ CH₃ CH₃ CH₃ C C Carbono terciário + CH₃ CH₃ C O CH₃ H O C Cetona Aldeído CH₃ CH₃ H H C C Carbono secundário + CH₃ CH₃ C O CH₃ CH₃ O C Cetona Cetona + CH₃ CH₃ C O CH₃ CH₃ O C Cetona Cetona CH₃ CH₃ CH₃ H C C Carbono terciário Carbono secundário CH₃ H CH₃ H C C KMnO₄+ Carbono secundário Carbono secundário CH₃ CH₃ CH₃ CH₃ C C KMnO₄+ Carbono terciário Carbono terciário OH CO₂ + H₂O + CH₃ Ácido carboxílico O C C OH OH H₃C CH₃ O O C+ Ácido carboxílico Ácido carboxílico CH₂ CH CH₃ Carbono secundário Carbono primário QUÍMICA professor Michel 31www.professorferretto.com.br/ F) Desidratação de álcoois G) Substituição no benzeno Intramolecular Intermolecular (Halogenação) (Nitração) (Sulfonação) (Alquilação de Friedel Crafts) (Acilação de Friedel Crafts) Alceno Propeno ÁguaÁlcool Etanol Etanol 140˚C Etóxi etano Propan-1-ol C H H H OH C H H₂SO₄ 170˚C H₃CCH₂ OHH₃C CH₂ OH₃C CH₂CH₂HO CH₃ CH₃ C C HH₃C + H₂O + H₂O X₂, FeX₃ HO SO₃H SO₃H R R HONO₂ H₂SO₄ H₂SO₄ RCl, AlCl₃ H RC O O C (X = Cl, Br) H H Cl, AlCl₃ X NO₂ + H₂O + HX + HCl + HCl QUÍMICA professor Michel 32 www.professorferretto.com.br/ Naturais Polimerização por adição Polimerização por condensação Sintéticos Polímeros Reações de polimerização PlásticosEx: Celulose Fibras Elastômeros Macromoléculas formadas pela repetição de pequenas moléculas, chamadas monômeros, através de ligações químicas covalentes. São geralmente orgânicas. São polímeros formados por sucessivas adições de monômeros. Os monômeros devem apresentar pelo menos uma dupla entre carbonos. Ocorre quando dois monômeros diferentes se unem, com a eliminação de moléculas pequenas como a água. Termofixo Ex: Nylon Neoprene Baquelite Polietileno Termoplástico H H Cn n n H H HO C O C H H C H H C Etileno Ácido Tere�álico Ácido Calor Grupo tere�alato PET Grupo etileno Etilenoglicol Polietileno O O CH₂CH₂C O C O C OH OH CH₂CH₂OH+ O H₂O Ácido Calor
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