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7/25/2019 1.1. Qumica -Teoria - Livro 1
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1. DIMENSES DO TOMO
Dimetro do tomo 108 cm = 1 angstrm = 1
Dimetro do tomo 10.000 x dimetro do ncleo
2. MASSAS DASPARTCULASFUNDAMENTAIS
Massa do prton massa do
nutron
Massa do prton 1.840 x mas-sa do eltron
3. NMERO ATMICO (Z)
o nmero de prtons existentesno ncleo.
Em um tomo, o nmero de pr-tons igual ao nmero de eltrons.
Como a carga eltrica do prton igual carga eltrica do eltron, masde sinal contrrio, o tomo umsistema eletricamente neutro (a somade todas as cargas zero).
4. NMERO DE MASSA (A)
a soma do nmero de prtonscom o nmero de nutrons.
ExemploO tomo de sdio tem 11 prtons,
12 nutrons e 11 eltrons.
O nmero atmico 11 e o n-mero de massa 23.
5. ELEMENTO QUMICO
um conjunto de tomos demesmo nmero atmico. O elementohidrognio o conjunto de tomosde nmero atmico igual a 1.
Os tomos de um mesmo ele-mento podem apresentar nmero denutrons diferente. Os tomos:
A : 1 prton, 0 nutron, 1 eltron
B : 1 prton, 1 nutron, 1 eltron
C: 1 prton, 2 nutrons, 1 eltron
so todos do elemento hidrognio.
Os elementos de Z = 1 a Z = 92so encontrados na natureza, com
exceo do tecncio (Z = 43) e pro-mcio (Z = 61), que so produzidosartificialmente. Os elementos deZ = 93 em diante so artificiais.
6. REPRESENTAODE UM TOMO
Utiliza-se o smbolo do elementocom um ndice inferior (n.o atmico) eum ndice superior (n.o de massa).
Exemplo
7. TEORIA DOS QUARKS
A teoria mais moderna afirmaque h apenas 12 partculas elemen-
tares, seis chamadas lptons (o
eltron faz parte deste grupo) e ou-tras seis chamadas quarks.
Na primeira coluna encontra-se acarga eltrica da partcula e entreparnteses a massa da partcula emfuno da massa do eltron.
Dois tipos de quarks, o up(para
cima) e o down(para baixo), formamos prtons e os nutrons.
O quark uptem carga + 2/3, en-quanto o down tem carga 1/3. Oprton um agregado de dois upeum down, enquanto o nutron constitudo por um upe dois down.
Quarks e Lptons
+ 2/3 QuarkUp
(600)Charm(3.000)
top(360.000)
0 Lptonneutrino
do eltron(~0)
neutrinodo mon
(~0)
neutrinodo tuon
(~0)
1/3 Quark down
(600)
strange
(1.000)
bottom
(10.000)
1 Lptoneltron
(1)mon(200)
tuon(3.600)
Z = 112311Na A = 23
A = Z + N
FRENTE 1 Qumica Geral e Inorgnica
MDULO 1 Estrutura do tomo: Conceitos Bsicos
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1. CONFIGURAOELETRNICA
Os modelos da matria, constru-dos at o momento, postulam que ela constituda por partculas.
Consideremos, primeiramente, omodelo atmico de Dalton, no qual seulga como a menor poro de mat-ria uma partcula indivisvel, im pene-trvel e esfrica: o tomo. Sucessivasnvestigaes experimentais, aliadasa novas concepes tericas, leva-ram aos modelos de Thomson, Ru-therford, Bohr, modelo orbital.
Neles, o tomo no mais a me-nor poro da matria, mas j seadmitem partculas subatmicas: el-
trons, prtons, nutrons etc.
2. CAMADAS ELETRNICASOU NVEIS DE ENERGIA
O volume do tomo determina-do pelos eltrons. Como alguns des-ses eltrons so mais facilmente re-movveis que os outros, isso nos leva aconcluir que alguns eltrons esto maisprximos do ncleo do que outros.
O tomo de ltio: 3 prtons,
4 nutrons e 3 eltrons. O ncleo
positivo, a eletrosfera negativa, mas o
tomo um sistema eletricamente neutro.
A coroa ou eletrosfera est divi-dida em 7 camadas designadas K, L,M, N, O, P, Q ou pelos nmeros n = 1,2, 3, 4, 5, 6, 7.
O nmero da camada cha-mado nmero quntico principal (n).
Nmero mximo de eltronsem cada nvel de energiaAbaixo mostramos o clculo do
nmero mximo de eltrons em cadacamada eletrnica.
TericoEquao de Rydberg: x = 2n2
Modelo de Bohr
rbitas permitidas e rbitas proibidas.
ExperimentalO elemento de nmero atmico
112 foi fabricado no incio de 1996,em Darmstad Alemanha. Em 1999,foi sintetizado na Califrnia o elemen-to de nmero atmico 114, pulando o
elemento de nmero atmico 113.Em 2004, foram sintetizados os ele-mentos de nmeros atmicos 113 e 115e em 2008, foi fabricado o elemento deZ = 116.
At o elemento de nmero at-mico 118 (fabricado em 2005), tere-mos o seguinte nmero de eltrons nascamadas:
3. SUBNVEISDE ENERGIAOU SUBCAMADAS
Os nveis de energia subdividem-se em subnveis de energia que sodesignados pelas letras s, p, d, f. Es-creve-se o nmero quntico principalantes da letra indicativa do subnvel.
Nmero mximo deeltrons em cada subnvel
Um sistema com baixa energia estvel.
Todo sistema tem tendncia paraficar mais estvel.
Os eltrons colocados nos subn-veis de menor energia acarretam umestado de maior estabilidade para otomo. Diz-se que o tomo est noestado fundamental.
Nos tomos dos elementos co-nhecidos, os subnveis 5g, 6f, 6g, 6h,
7d, 7f, 7g, 7h, 7i esto vazios.
4. DISTRIBUIO DOSELTRONS NOS SUBNVEIS
medida que se aproxima do n-cleo, a energia potencial do eltron,graas atrao pelo ncleo, dimi-
Modelo
de Dal ton
o tomo seria uma
bolinha indivisvel.
Modelo de
Thomson
uma esfera
positiva com el-
trons incrustados.
Modelo de
Rutherford
modelo planetrio
do tomo. Os el-
trons giram ao re-
dor de um ncleopositivo.
s p d f
2 6 10 14
K L M N O P Q2 8 18 32 32 18 8
K L M N O P Q
2 8 18 32 50 72 98
MDULO 2 Estudo da Eletrosfera e Configurao Eletrnica
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nui, enquanto sua velocidade e, con-sequentemente, sua energia ci nticaaumentam (tal como a velocidade deum satlite aumenta, ao se aproximarda Terra). De um modo geral, aenergia total do eltron aumenta me-dida que o eltron se afasta do ncleo.
Como esses eltrons esto distri-budos?
O diagrama de Linus PaulingO qumico norte-americano Linus
Pauling descobriu em que ordem aenergia dos subnveis cresce.
A ordem crescente de energiados subnveis coincide com as diago-nais no diagrama abaixo. Cada linhahorizontal representa uma camadaeletrnica com os seus subnveis. medida que se desce pelas diago-nais, a energia vai aumentando.
ExemploArsnio (As): Z = 33
I. Ordem energtica(ordem de preenchimento)
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3
II.Ordem geomtrica(ordem de camada)
A camada de valncia do As acamada N.
Energia potencial aumentaEnergia cintica diminui
NcleoEnergia total aumenta 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d10 4s24p3
K L M N
2 8 18 5
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1. DISTRIBUIOELETRNICA EM ONSPOSITIVOS (CTIONS)
Os eltrons cedidos por um to -mo de um metal so os mais exter-nos. Para fazer a distribuio eletr-nica de um ction, fazemos primeiroa distribuio do tomo neutro e emseguida repetimos a distribuio, ti-rando os eltrons mais externos.
2. DISTRIBUIOELETRNICA DO ON Fe3+
O Fe (Z = 26) tem 26 prtons e 26eltrons.
O Fe3+ (Z = 26) tem 26 prtons e23 eltrons.
A configurao do tomo de ferro(26 prtons e 26 eltrons) a seguinte:
Fe (Z = 26)
Para obter o on Fe3+, retiramosos 3 eltrons mais externos: 2 el-trons do subnvel 4s e 1 eltron dosubnvel 3d.
A configurao do on Fe3+
(26 prtons e 23 eltrons) a se-guinte:
3. DISTRIBUIOELETRNICA EM ONSNEGATIVOS (NIONS)
Os eltrons recebidos por umtomo de um ametal entram nos sub-nveis incompletos.
Para fazer a distribuio eletrni-ca de um nion, fazemos primeiro adistribuio do tomo neutro e emseguida repetimos a distribuio,acrescentando os eltrons.
4. DISTRIBUIO DO ON O2
A configurao do tomo de oxi-gnio (8 prtons e 8 eltrons) a se-guinte:
O (Z = 8)
Para obter o on O2, adiciona-mos 2 eltrons no subnvel 2p.
A configurao do on O2 (8 pr-tons e 10 eltrons) a seguinte:
Note que assim o oxignio ficaestvel, com a camada de valnciacompleta.
1s2 2s2 2p6
K L
2 8
1s2 2s2 2p4
K L
2 6
1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d5
K L M
2 8 13
1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d6 4s2
K L M N
2 8 14 2
xido de alumnio
1.o passo Configurao eletrnica
ametal, tendncia para receber 2 eltrons metal, tendncia para ceder 3 eltrons
K L MO Z = 8 2 6Al Z = 13 2 8 3
MDULO 3 Configurao Eletrnica de ons
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2.o passo Escrever as tendncias e inverter
Oxignio 1 tomo de O ganha
)
Al23+O3
2
A frmula indica 2ons Al3+ e 3 ons O2(
2 e 3 O
3 e 2 Al
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1. ISTOPOS
So tomos de mesmo nmeroatmico Z (mesmo elemento qu-mico), com nmero de massa dife-ente (o nmero de nutrons dife-ente). Apresentam as mesmas pro-
priedades qumicas.
Istopos do hidrognio: hidrognio leve (prtio) no
tem nutron: 11H
deutrio (1 nutron): 12H
trtio, trcio ou tritrio (2 nu-
trons): 13H
Os istopos 11H e 21H apresentamncleo estvel. O istopo 31H ra-dioativo, isto , o seu ncleo se de-sintegra. Os istopos ocorrem na na-tureza em quantidades diferentes. Ohidrognio natural uma mistura de99,985% de 11H, 0,015% de
21H e uma
quantidade muito pequena de 31H.
Nota
Os trs istopos do hidrognio e os trs istopos do oxignio podem formar 18 tipos de molculas de gua, que
diferem na massa:11H (H),
21
H(D), 31H(T), 16
8O, 178O,
188O
2. ISBAROS
tomos de nmero atmico Z diferente e nmero de massa A igual.
Exemplo: 1840Ar e 20
40Ca
3. ISTONOS
tomos de nmero atmico Z diferente, nmero de massa A diferente e mesmo nmero de nutrons.
Exemplo: 511B e 6
12C
Ambos apresentam 6 nutrons.
MDULO 4 Istopos, Isbaros e Istonos
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1. INTRODUO
Os tomos ligam-se para adquirirmaior estabilidade.
Gases Nobres nicos ele-mentos que aparecem na natureza
na forma de tomos isolados. O hliotem 2 eltrons na camada K. Onenio, argnio, criptnio, xennio eradnio apresentam 8 eltrons nacamada de valncia.
Teoria do Octeto os tomosligam-se, procurando adquirir a con-figurao eletrnica de gs nobre.
Metais menos de 4 eltronsna camada de valncia. Tendnciapara ceder eltrons.
K L MExemplo: Mg(Z = 12)
2 8 2
No metais mais de 4 el-trons na camada de valncia. Ten-dncia para receber eltrons.
K L MExemplo: P(Z = 15)
2 8 5
2. LIGAO INICAOU ELETROVALENTE
Regra
Metal (1 a 3 eltrons na ca mada
de valncia) com no metal (5 a 7eltrons na camada de valncia) ouhidrognio.
Mecanismo
Transferncia de eltrons do me-tal para o no metal ou hidrognio.
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No cristal de cloreto de sdio,
cada on rodeado por ons com
carga de sinal contrrio.
Os compostos inicos so
slidos nas condies am-
bientais.
Um composto inico slido
cristalino.
No cristal de cloreto de
sdio, os ons positivos
e negativos alternam-se.
O cloreto de sdio formado por cristais com a forma de cubo. direita temos o arranjo dos ons. Observe queo on cloreto (com trs camadas eletrnicas) maior que o on sdio (com duas camadas eletrnicas).
[ ]
Na + [Na]+Cl
Cl
K L M2 8 1
K L M2 8 7
K L2 8
K L M2 8 8
Determinao da frmulade um composto inico.
ExemploA(Z = 12): 2, 8, 2; B (Z = 7): 2, 5.
Todo composto inico s-
lido nas condies ambientais.
Os compostos inicos apresen-tam-se na forma de cristais, que soaglomerados de um grande nmerode ons.
Exemplo
Exemplos decompostos inicos:
Sais+ 2+1KCl, BaI2
xidos metlicos1+ 2 2+ 2
Li2O, Ca O
Hidretos metlicos1+1 2+ 1
KH, BaH2
Na + Clxx x
[Na]+ [ Cl ]xx x
x x
xx
x x
xx
cloreto de sdio
[A]2+
[B]3
3 2
tomo A perde 2
tomo B recebe 3
3 tomos A perdem 6
2 tomos B recebem 6
MDULO 5 Ligaes Qumicas: A Ligao Inica
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1. A LIGAOCOVALENTE COMUM
Todas as ligaes qumicas re-sultam de eltrons que so atradospor dois ou mais ncleos.
Na ligao covalente, os tomoscompartilham um ou mais pares deeltrons. A ligao covalente aparecequando no metal (mais de 4 eltronsna camada de valncia) se combinacom hidrognio ou com outro nometal. Os tomos emparelham el-rons, formando uma partcula deno-minada molcula.
Exemplos1) Gs hidrognio
Na ligao entre dois tomos, hdiminuio da energia potencial.
2) Cloreto de hidrognio (HCl)
Nas condies ambientais, o clo-reto de hidrognio um gs formadode molculas HCl, partculas queexistem individualmente.
A frmula eletrnica (estrutura deLewis) mostra os eltrons da camadade valncia dos tomos.
Na frmula estrutural plana, o par
eletrnico de unio representadopor um tracinho.
H Cl
2. A LIGAO COVALENTEDATIVA OU COORDENADA
Apenas um tomo fornece osdois eltrons do par.
Exemplo
a) Na frmula eletrnica do CO,indicamos os eltrons provenientesdo carbono e do oxignio por sm-bolos diferentes, puramente porquestes didticas. No entanto, bom lembrar que todos os eltronsso iguais. A UNICAMP no aceitaessa representao dos eltrons porsmbolos diferentes. A melhor
representao a seguinte:
b) Um composto molecular podeser slido, lquido ou gasoso nascondies ambientais.
ExemplosIodo (I2) slido; gua (H2O) l-
quida; oxignio (O2) gasoso.
C O
H + Cl
H Cl
H (Z = 1)
H (Z = 1)
1s1
1s1
H H
H2
C
O
x xxx
x
x
C O=C O xxx
xxx
frmula
eletrnica(Lewis)
frmula
estruturalplana
CO
310
Iodo (I2)slido
Iodo (I2)lquido
Iodo (I2
)gasoso
Frmula
Molecular
gua
Amnia
Metano
Gs oxignio
H
O H
H N H
H
O O
H N HH
H C H
H
H
O HH
N N
O C
O
S
O
O S= O
OO= O
O
O
O
O
H C H
H
H
O= C= O
N N
O= O
H
N
C
O
S
Gsnitrognio
Gscarbnico
Dixido deenxofre
Gs
oznio
Frmula Eletrnica
(Estrutura de Lewis) Frmula Estrutural
H2O
NH3
CH4
O2
N2
CO2
SO2
O3
Frmula
Molecular
MDULO 6 A Ligao Covalente
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MDULO 7 Frmulas Eletrnicas e Estruturais
1. EMPARELHAMENTODE ELTRONS
Na ligao covalente, os tomosemparelham eltrons, adquirindoconfigurao eletrnica de gs no-
bre.A ligao dativa ocorre quando
um dos tomos j est com o octetoe o outro est com seis eltrons nacamada de valncia.
2. VALNCIA DEALGUNS ELEMENTOS
O tomo de cloro monovalente,pois estabelece um par de eltrons eadquire o octeto. Ele pode ainda for-necer at trs pares de eltrons, for-mando trs ligaes dativas. Na fr-mula estrutural, a ligao covalente representada por um tracinho, e a
ligao dativa, por uma flechinha.3. FRMULA ESTRUTURAL
DE XIDOS (EXOY)
a) Geralmente a molcula de umxido simtrica.
b) Os tomos de oxignio noformam cadeia, salvo poucas exce-es.
Exemplos
I) Monxido dedicloro (Cl2O)
II) Pentxido dedicloro (Cl2O5)
III) Heptxido dedicloro (Cl2O7)
4. FRMULA ESTRUTURAL
DE CIDOS OXIGENADOSHmX On
a) O hidrognio ionizvel est li-gado ao oxignio.
b) Os tomos de oxignio no
formam cadeias.
Exemplos
I) cido nitroso (HNO2)
II) cido ntrico (HNO3)
III) cido sulfuroso (H2SO3)
IV) cido sulfrico (H2SO4)
5. FRMULA ESTRUTURAL
DAS BASES [M(OH)X]
a) A ligao entre oxignio ehidrognio covalente.
b) A ligao entre oxignio e ometal inica.
Exemplos
6. FRMULAESTRUTURAL DOS SAIS
A estrutura do nion obtidaretirando-se H+ do cido corres-
pondente.Exemplos
I) Nitrato de sdio (NaNO3)
II) Sulfato de potssio (K2SO4)
O O 2
[K]1+2 S O O
H xxxOxx
x N
O
O
H+ x xxOxx
x N
O
O
[Na] O N
O
O
Na x O
xH Na+ O xHx
Na+[O H], Ba2+[O H]12
Al3+[O H]13
H O H O
S O ou S = O
H O H O
H
S
O
N
O O
O Cl O Cl O
O O
O O
Cl O Cl
O O
OCl
Cl
O Cl|
Cl
Cl
O
H H
O
OI
C
IC
I
Cl
Cl
S
S
I
N
N
I
O
H O N
O
H O N
O
H O O H O O
S ou S
H O O H O O
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MDULO 8 Teoria da Repulso dos Pares de Eltrons da Camada de Valncia
1. INTRODUO
A teoria da repulso dos paresde eltrons da camada de valncia(RPECV) afirma que o arranjo geom-trico dos tomos ou grupos de to -mos (ligantes), em torno de um to -
mo central, determinado pela repul -so entre os pares de eltronspresentes na camada de valncia dotomo central.
Os pares de eltrons arranjar-se-o de modo a ficarem o mais afas-tados um do outro para que a repul-so entre eles seja mnima.
2. ARRANJOS DOSPARES DE ELTRONS
O arranjo geomtrico dos paresde eltrons em torno de um tomo A o seguinte:
Dois pares deeltrons: linear
Trs pares deeltrons: triangular
Quatro pares deeltrons: tetradrico
Cinco pares deeltrons: bipirmide trigonal
Seis pares deeltrons: octadrico
3. GEOMETRIA MOLECULAR
A forma de uma molcula dadapelo arranjo dos tomos, e no peloarranjo dos eltrons.
Molculas linearesA molcula ser linear quando o
tomo central (A) for do tipo:
A repulso entre os pares de el-trons ser mnima quando estes es-tiverem localizados em lados opostoscom relao ao ncleo.
Na teoria da RPECV, o mesmo ra-ciocnio deve ser feito com relao adupla e tripla-ligaes.
Exemplos
Molculas
planas triangulares
Exemplos
Molculas angulares
Exemplosa) H2O
b) SO2
Molculaspiramidais trigonais
Exemplo: NH3
H N
H
H
X A
X
X
AX
X
X
AX
X
X
a) b)
Cl
B
Cl
Cl
BCl3
a)
O
S
O
O
SO3
b)
A
X
a) b)A A
XXX
O
H
H
SO
O
a) xx Clxx
xxx Be x Cl
xx
xx xx
b) xx Oxx x
x C xx O
xx xx
x Hc) Cxxx
N xx
A a) Ab) Ac)
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Molculas tetradricas
Exemplosa) CH4 (metano)
b) NH+4 (on amnio)
Molculas com formade bipirmide trigonal
ExemploPCl5 (pentacloreto de fsforo)
Molculas octadricas
ExemploSF6 (hexafluoreto de enxofre)
P
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
X
X A
X
X
H
H N
H
H +
H
H C
H
H
F
S
F
F
F
F
F
A
X
X
X
XX
X
A
X
X
X
XX
313
MDULO 9 Polaridade da Ligao Covalente1. LIGAO
COVALENTE POLAR E APOLAR
Dada uma ligao covalente A B,podemos ter dois casos:
A e B apresentam a mesmaeletronegatividade. A ligao cha-
mada covalente apolar.Exemplos
A e B tm eletronegatividadesdiferentes. A ligao covalentepolar.
Exemplos
Escala deEletronegatividades(Linus Pauling)
2. DIPOLO ELTRICO
Consideremos as molculas F2 e HF.
Na molcula F2, o par de eltrons compartilhado igualmente pelosdois tomos. Na molcula HF, o par compartilhado desigualmente, apa-recendo no lado do flor uma pe-quena carga negativa, -, enquantono lado do hidrognio aparece umacarga positiva, +. A molcula HF
um dipolo eltrico.
F 4,0O 3,5N 3,0Cl 3,0Br 2,8
I 2,5S 2,5C 2,5Au 2,4Se 2,4Pt 2,2Te 2,1P 2,1H 2,1As 2,0B 2,0
Cu 1,9Sb 1,9Si 1,8Ge 1,8
Sn 1,8Pb 1,8Fe 1,8Co 1,8Ni 1,8
Cr 1,6Zn 1,6Mn 1,5Al 1,5Be 1,5Mg 1,2Ca 1,0Sr 1,0Li 1,0Na 0,9Ba 0,9K 0,8
Rb 0,8Cs 0,7Fr 0,7
IH F , H O , C= O
I IF F , O= O , C C
I I
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3. MOMENTO DIPOLAR
Define-se momento dipolar a
grandeza = . d, sendo d a distn-cia entre os dois centros de cargas.
Associa-se ao momento dipolar
um vetor dirigido para o polo negativo.
4. MOLCULAPOLAR E NO POLAR
Para uma molcula com mais de
uma ligao, define-se o momento
dipolar total (soma vetorial do mo-
mento dipolar de cada ligao).
Se total 0 molcula polar
Se total = 0 molcula no
polar
Verifica-se que as molculas po-
ares se orientam quando colocadas
em um campo eltrico.
Ocorre um desvio no filete de
gua quando esta escoada
atravs de um tubo capilar. O
fenmeno devido propriedadeda gua de possuir molculas polares.
5. EXEMPLOS DE MOLCULASPOLARES E NO POLARES
Molculas lineares
Molculas angulares
Molculas planas
Molculas piramidais
Molculas tetradricas
Quatro ligantesiguais: no polar
Molculas tetradricas Quatro ligantes
no todos iguais: polar
Colocando-se o tetraedro dentro
de um cubo, o tomo de carbono ficano centro, enquanto os quatro ligan-
tes ocupam vrtices alternados. Per-
cebe-se que a re sultante nula
quando os quatro vetores do momen-
to dipolar so iguais.
Molculasbipiramidais trigonais
Cinco ligantesiguais: no polar
Molculas octadricas Seis ligantesiguais: no polar
H
Cl ClCl
C
H
H ClCl
C
Cl
Cl Cl
Cl
C
H
H H
H
Si
N
H
total (polar)
H
0
H
total = 0
(no polar)
H
total0
(polar)
F B
F
F
C C
ClCl
H
cis-1,2-dicloroeteno
Htotal = 0
(no polar)
C C
Cl
Cl
H
trans-1,2-dicloroeteno
S
H
H
S
O
O
total 0
(polar)
total 0
(polar)
Cl Be Cl H C N
total = 0 total 0
(no polar) (polar)
+ +
O = C = O
total = 0
O
Htotal
H
+
H F
314
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MDULO 10 Foras Intermoleculares
1. LIGAES ATMICAS EFORAS INTERMOLECULARES
As ligaes atmicas (inica,covalente e metlica) so mais fortesque as foras intermoleculares.
A ligao que prende os tomosdentro de uma molcula a ligaocovalente. Vamos, agora, analisar asforas que existem entre as molculas.
Essas foras podem ser dividi-das em dois tipos: foras de van derWaals e ponte de hidrognio.
2. FORAS DEVAN DER WAALS
Existem vrios tipos de foras in-cludos neste grupo.
Vamos estudar os dois tipos prin-cipais:
Fora entre dipolospermanentes (FDP)
Dipolo permanente o dipolo de-vido diferena de eletronegatividade.
Esta fora existe, portanto, entremolculas polares (total 0).
Exemplo
Foras de dispersoou Foras de London
Este tipo de fora existe entre
dipolos temporrios ou induzidos,que no so devidos diferena deeletronegatividade.
O dipolo temporrio aparece emrazo de:
Movimento natural doseltrons
Assim, na molcula de iodo, osdois eltrons, em um certo instante,podem aparecer mais perto de umtomo do que do outro.
Induo
Colises moleculares
3. PONTE DE HIDROGNIO
A ponte ou ligao de hidrognio uma fora entre dipolos perma-nentes anormalmente elevada.
Condies: tomo pequeno e bastante
eletronegativo (F, O, N);
par de eltrons no compar-tilhado;
H ligado a esse tomo.ExemplosHF, H2O, ROH, RCOOH, ArOH,
NH3, RNH2, DNA etc.Exemplo
A ligao de hidrognio esta-belecida entre o tomo de hidrogniode uma molcula e o par de eltrons
de outra molcula.Substncias que formam ponte
de hidrognio apresentam valoreselevados para a sua tenso super-ficial, solubilidade em gua e pontode ebulio.
Um cido carboxlico constituiponte de hidrognio de modo suigeneris. As molculas associam-seduas a duas, formando dmeros.
Existem substncias que apre-sentam ponte de hidrognio dentroda prpria molcula (ponte de hi-drognio intramolecular). Para isso necessrio haver dois grupos detomos bem prximos.
Exemplo
Na molcula do DNA, uma baseprica liga-se a uma base pirimdicapor ponte de hidrognio.
No gelo, as molculas de gua (H2O)
esto presas por foras intermoleculares.
As foras intermoleculares na gua
(representadas por linhas tracejadas).
HO NN H N
Nortonitrofenol
O
O
H
O
ponte dehidrognio
intramolecular
OO
C CH3
OO H
H3C C
H
H OH
+ q q
H O
H
+ q q
P.H.
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1. ESTADOS FSICOS(OU DE AGREGAO) DA MATRIA
A matria pode ser encontrada em trs estadosfsicos: slido, lquido e gasoso. Atravs de obser-vaes experimentais verificamos que:
Observaes Forma: configurao espacial de um material. Volume: espao ocupado por um material. Exemplos de slidos: alu mnio, cobre, ouro, sal,
ao, enxofre.
Exemplos de lquidos: lcool, mercrio, petrleo,vinagre. Exemplos de gases: ar, hlio, cloro, oxignio,
metano. Slidos apresentam forma constante e volume
constante porque a fora de atrao entre suas partcu-as intensa e elas permanecem em posiespraticamente fixas, tendo pequeno movimento devibrao em relao posio que ocupam.
Lquidos apresentam a forma do recipiente evolume constante, por que as partculas de um lquido,
embora consigam movimentar-se umas em relao soutras, ainda se atraem e adquirem a forma dorecipiente, mas no o suficiente para se separaremcompletamente uma das outras.
Vapores no possuem forma constante e ocupamo volume do recipiente porque a fora de atrao entresuas partculas desprezvel. Assim, as partculasmovimentam-se em todas as direes, ocupando todo o
espao disponvel.
2. MUDANAS DE ESTADO FSICO
Ao fornecer ou retirar calor de uma amostra de ummaterial a presso constante, ir ocorrer a mudana deestado fsico. Cada mudana de estado recebe um
nome particular.
MDULO 1 Estados de Agregao da Matria
FRENTE 2 Qumica Geral e Inorgnica e Qumica Orgnica
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Observaes: A vaporizaopode receber outros nomes, depen-dendo das condies em que olquido se transforma em vapor.
Evaporao: passagem len-ta do estado lquido para o estado devapor, que ocorre predominante-mente na superfcie do lquido, semcausar agitao ou surgimento debolhas no seu interior.
Ebulio: passagem rpidado estado lquido para o estado devapor, geralmente obtida pelo aque-cimento do lquido e percebidadevido ocorrncia de bolhas.
Calefao: passagem muitorpida do estado lquido para o es-tado de vapor quando o lquido entraem contato com uma superfcie muitoquente.
Ponto de Fuso (PF) ouTemperatura de Fuso (TF):
temperatura na qual determinadasubstncia sofre fuso (durante oaquecimento) ou solidificao (du-rante o resfriamento).
gua tem PF = 0C (durante oaquecimento a gua sofre fuso a0C ou durante o resfriamento a guasolidifica a 0C).
Ponto de Ebulio (PE) ouTemperatura de Ebulio (TE):temperatura na qual determinadasubstncia sofre ebulio (durante oaquecimento) ou condensao (du-rante o resfriamento).
gua tem PE = 100C a 1 atm(durante o aquecimento entra emebulio a 100C ou durante oresfriamento condensa a 100C).
3. PREVISO DO ESTADOFSICO A PARTIR DOSVALORES DE PF E PE
A letra T representa a tempera-tura em que se encontra uma deter-minada substncia.
Substncia no estado slido:
Substncia no estado lquido:
Substncia no estado gasoso:
1. DIFERENCIANDO SUBSTNCIASDE MISTURAS COM AUXLIODAS CURVAS DE AQUECIMENTO
Classificao
Quando aquecemos uma amostra, podemosmedir durante o experimento a temperatura daamostra e o tempo transcorrido. Com os dados,pode-se elaborar um grfico de temperatura daamostra e o tempo transcorrido no aquecimento.Tal grfico conhecido como curva de aque-cimento.
Temos quatro tipos de curvas de aquecimentodiferentes. Acompanhe o quadro ao lado.
2. CURVA DE AQUECIMENTODE UMA SUBSTNCIA
Vamos exemplificar com a gua (PF = 0C ePE = 100C ao nvel do mar).
MDULO 2 Aquecimento e Resfriamento de Materiais
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3. CURVA DE AQUECIMENTODE UMA MISTURA HOMOGNEA
Vamos exemplificar com uma soluo aquosa deNaCl.
4. CURVA DE AQUECIMENTODE UMA MISTURA EUTTICA
Algumas misturas de slidos denominados
eutticos fundem-se temperatura constante.ExemploSolda eletrnica uma mistura euttica: chumbo
(37%) e estanho (63%).
5. CURVA DE AQUECIMENTODE UMA MISTURA AZEOTRPICA
Algumas misturas de lquidos denominadas azeo-trpicas fervem temperatura constante.
Exemplolcool de supermercado mistura azeotrpica:
lcool (96%) e gua (4%).
6. CURVA DE RESFRIAMENTO
Outra experincia que pode ser realizada acompanhar a temperatura e o tempo transcorridodurante o resfriamento de uma amostra de ummaterial.
Curva de resfriamento de uma substncia.
Curva de resfriamento de uma mistura homogna.
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1. HISTRICO
Dobereiner (1829)Reuniu os elementos semelhan-
tes em grupos de trs.Cada grupo recebeu o nome de
trade. Observou que a massa at-mica de um elemento da trade era,aproximadamente, a mdia aritmticadas massas atmicas dos outros dois.
Exemplo
Li
|Na
|K 7 + 39
23 = 7 23 39 2
Chancourtois (1863)Disps os elementos numa es-
piral traada nas paredes de um ci-
lindro, em ordem crescente de massaatmica. Tal classificao recebeu onome de parafuso telrico. Oselementos semelhantes apareciamnuma mesma geratriz do cilindro.
A classificao, no entanto, fun-cionou apenas at o clcio.
Newlands (1864)Disps os elementos em colunas
verticais de sete elementos em or-dem crescente de massas atmicas.
Observou que, de sete em sete ele-mentos, ha via repetio de proprie-dades, fato que recebeu o nome deLei das Oitavas.
A classificao funcionou at oclcio.
Dmitri IvannovitchMendeleev (1869)Apresentou uma classifica-
o que a base da classifica-o moderna. Adotou a seguintelei peridica: As propriedades
fsicas e qumicas dos elementosso funes peridicas de suasmassas atmicas.
Os elementos foram distribudosem oito faixas verticais (grupos hom-logos) e em 12 faixas horizontais (s-ries heterlogas), em ordem crescentede suas massas atmicas. Os gruposforam numerados de I a VIII e cadagrupo dividido em dois subgrupos.
Na poca de Mendeleev, eramconhecidos, aproximadamente, 60 ele-mentos. Os gases nobres e as terras
raras (com exceo do crio) eramdesconhecidos. Mendeleev deixoulacunas na sua tabela, reservadas paraos elementos que viriam a ser des-cobertos.
Entre o clcio e o titnio deixouuma lacuna para o elemento eka-bo-ro (abaixo do boro). Mendeleev dei-xou essa lacuna, porque o titnio noapresenta propriedades semelhantess do boro. Mais tarde, o eka-boro foidescoberto e o atual escndio.
Mendeleev previu tambm aexistncia do eka-alumnio (abaixodo alumnio; o glio) e do eka-silcio(abaixo do silcio; o germnio). Ocaso do eka-silcio ficou famoso, poistodas as propriedades previstas porMendeleev foram mais tarde verifi-cadas pelo seu descobridor, Winkler.
Na mesma poca, Lothar Meyer,trabalhando independentemente, ela-borou uma tabela semelhante deMendeleev, mas o trabalho deste l-
timo foi mais completo.
2. A LEI PERIDICA
Certas propriedades dos ele-mentos seguem um esquema repe-titivo, peridico, quando os elemen-tos so arranjados na ordem cres-
cente de seus nmeros atmicos.Isso se explica, porque as configu-raes eletrnicas dos elementosvariam periodicamente com o au-mento do nmero atmico. Assim,por exemplo, o ltio, o sdio e o po-tssio so trs metais muito se-melhantes.
Deste modo, aparece a Lei Pe-ridica, a grande generalizao daQumica: "As propriedades fsicas equmicas dos elementos so funesperidicas dos seus nmeros at-micos".
3. CONSTRUO DA TABELA
Os elementos so colocados emfaixas horizontais (perodos) e fai-xas verticais (grupos ou fam-lias), em ordem crescente denmero atmico.
Em um grupo, os elementos tm
propriedades semelhantes e, em umperodo, as propriedades so dife-rentes.
Na tabela h sete perodos.H ainda nove grupos numera-
dos de 0 a 8. Com exceo dos gru-pos 0 e 8, cada grupo est sub-dividido em dois subgrupos, A e B. Ogrupo 8 chamado de 8B e constitudo por trs faixas verticais.
Em 1985, a IUPAC determinouchamar cada coluna da tabela peri-dica de grupo. Os grupos so nume-rados de 1 a 18 conforme o esquema:
VIII
Fe, Ni, Co
Ru, Pd, Rh
VII
FClMnBrI
VI
OSCrSeMoTe
V
NPVAsNbSb
Ta
Bi
IV
CSiTiZrSn
Pb
III
BAlYIn
Tl
Th
II
BeMgCaZnSrCdBa
Hg
IHLiNaK
CuRbAgCs
Au
12345678910
1112
H F ClLi Na KBe Mg CaB AlC SiN PO S
MDULO 3 A Tabela Peridica
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Cla
ss
ifica
o
Peri
dica
dos
Elemen
tos
com
altera
o
doss
mbo
losenom
es
dose
lemen
tos
de
104a
111
,rec
omen
da
dospe
laIUPAC
.
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4. POSIO DOS ELEMENTOSNA TABELA
Elementos representativosou tpicos
(ltimo eltron colocado em sub-
nvel s ou p): grupos A (1, 2, 13 a 17),
esto nos extremos da tabela.
O nmero de eltrons na camadade valncia o nmero do grupo.
Exemplo: Oxignio, O(Z = 8)1s2 2s2 2p4 portanto,K L grupo2e 6e 6A ou 16
Gases nobresOito eltrons na camada de va -
lncia. Grupo 0 ou 8A ou 18.Exceo: 2He
1s2
Elementos de transio(ltimo eltron colocado em sub-
nvel d): grupos B (3 a 12), esto nocentro da tabela.
A soma do nmero de eltronsdos subnveis nsx (n 1) dy o n-mero do grupo.
Exemplo: Vandio, V(Z = 23)1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2
Soma x + y = 2 + 3 = 5 grupo 5Bou 5. Elementos de transio
interna(ltimo eltron colocado em sub-
nvel f). Esto divididos em duasclasses:
Lantandeos (metais ter-ras raras): grupo 3B e 6.o perodo.Elementos com Z de 57 a 71.
Actindeos: grupo 3B e 7.o
perodo. Elementos com Z de 89 a103.
Alguns grupos famosos1 ou 1A: metais alcalinos2 ou 2A: metais alcalinoterrosos17 ou 7A: no metais halognios16 ou 6A: calcognios18 ou 0 ou VIIIA: gases nobres
Separando os metais dos nometais, aparecem os semimetaisou metaloides, de propriedadesintermedirias s dos metais e nometais.
O silcio e o germnio so usa-
dos na fabricao de transistor.
Alguns no metais: enxofre amarelo, iodo
cinzento, fsforo vermelho, carvo preto
e fsforo branco (imerso em gua).
SOMA GRUPO3 3B (3)4 4B (4)5 5B (5)6 6B (6)7 7B (7)8 8B 1.a coluna (8)9 8B 2.a coluna (9)
10 8B 3.a coluna (10)11 1B (11)
12 2B (12)
1. PROPRIEDADES PERIDICAS E APERIDICAS
Propriedades peridicas so aquelas cujos valores crescem e decrescem sucessivamente, medida queaumenta o nmero atmico.
Exemplos: valncia, eletronegatividade, eletropositividade, energia de ionizao etc.Periodicidade dos nmeros de combinao (valncia) com os nmeros atmicos.Nmero de combinao ou valncia do elemento o nmero de tomos de hidrognio que se combina com um
tomo do elemento. A figura a seguir d os nmeros de combinao em funo do nmero atmico.
A valncia uma propriedade peridica.
MDULO 4 Tamanho dos tomos e ons
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Propriedades aperidicas so aquelas cujosvalores sempre crescem ou sempre decrescem, medida que aumenta o nmero atmico.
Exemplos: massa atmica, calor especfico.
2. PROPRIEDADES PERIDICAS ESUAS VARIAES NA TABELA PERIDICA
Tamanho dos tomosDepende: da carga nuclear (Z). Quanto maior a carga nu-
clear, menor o tamanho. Fator dominante em um perodo. Nmero de camadas. Quanto maior o nmero
de camadas, maior o tamanho.Fator dominante em um grupo.Em um grupo, medida que aumenta o Z, aumenta
o nmero de camadas e, portanto, aumenta o tamanho.
Em um perodo, como os tomos tm o mesmo n-mero de camadas, aumentando o Z, aumenta a carganuclear e, portanto, diminui o tamanho (os el trons soatrados mais fortemente pelo ncleo).
Outros exemplosr: raio
ons isoeletrnicos: menor Z maior r
11Na+ < 9F
11p 9p
10e 10e
3Li > 3Li+
3p 3p
3e 2e
Concluso: rtomo > rction
17Cl < 17Cl
17p 17p
17e 18e
Concluso: rnion > rtomo
MDULO 5 Energia de Ionizao, Eletroafinidade e Eletronegatividade1. POTENCIAL OU ENERGIA DE IONIZAO
Primeiro potencial de ionizao de um tomo aenergia necessria (absorvida) para retirar o eltron deigao mais frouxa de um tomo no estado gasososolado.
A energia necessria para arrancar o 2.o eltron osegundo potencial de ionizao.
2.o potencial de ionizao > 1.o potencial de io-nizao.
Na(g) + 1.a
E.I. Na+(g) + e
Na+(g) + 2.a E.I. Na++(g) + e
Quanto menor o tomo, maior a energia deionizao.
Observe:
Gs nobre 1.a E.I. elevadssima
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no metal 1.a E.I. elevadametal 1.a E.I. baixa
Na figura abaixo, so mostradas da primeira d -cima sexta energia de ionizao para o enxofre (Z = 16).O aumento sucessivo e pronunciado das energias deionizao resulta do fato de que cada eltron devedeixar um on que mais altamente carregado que o ondeixado pelo eltron anterior. Uma vez que as foras
atrativas entre o eltron que sai e o on aumentam, a ener-gia de ionizao tambm aumenta.
Os grandes degraus que aparecem na energia deionizao do stimo e de novo no dcimo quinto sodevidos mudana de camadas.
2. AFINIDADE ELETRNICA(OU ELETROAFINIDADE)
a energia envolvida quando um eltron adicionado a um tomo neutro isolado.
Os tomos que tm grande tendncia a recebereltron (halognios) possuem grande afinidade eletr-nica, isto , liberam grande quantidade de energia.
Geralmente, quando um tomo recebe eltron,ocorre liberao de ener gia. Em alguns casos, como nosalcalinoterrosos, a energia absorvida e no libertada.
3. ELETRONEGATIVIDADE EELETROPOSITIVIDADE
Eletronegatividade: tendncia do tomo parareceber eltron.
Eletropositividade ou carter metlico: tendncia dotomo para ceder eltron.
4. DENSIDADE (d)
a relao entre a massa e o volume de umaamostra do elemento.
d =
Cl0(g) + e Cl(g) + A.E.
mV
323
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1. DEFINIO
Qumica Orgnica a parte daQumica que estuda os compostosdo elemento carbono.
2. HISTRICO
Os compostos orgnicos somanipulados pelo homem desde aAntiguidade, porm somente em1828 (marco zero) o homem conse-guiu, por intermdio de Wohler,abricar um composto orgnico emaboratrio. Esse composto co-nhecido pelo nome de ureia.
3. POSTULADOSDE KEKUL
Kekul elaborou no sculo XIXuma teoria estrutural que se fun-damenta em princpios (ou pos-ulados gerais).
a) O carbono tetravalente.
b) As quatro valncias do car-bono so iguais. Explica-se o fato deo carbono apresentar as 4 valncias
equivalentes por meio da existncia
de apenas 1 composto com frmulaCH3Cl, denominado monoclorome-tano. Se as 4 valncias no fossemequivalentes, haveria 4 compostoscom frmula CH3Cl.
c) Os tomos de carbono podem
ligar-se entre si, formando cadeias.Outros elementos podem formarcadeias, mas no to variadas comoas do elemento carbono.
4. ELEMENTOS
ORGANGENOSE SUAS VALNCIAS
5. LIGAES ENTRETOMOS DE CARBONO
Entre tomos de carbono, pode-
mos encontrar:
a) Simples-ligao: dois to-mos de carbono ligam-se por umaunidade de valncia. A representaosimblica feita por um trao simples.
b) Dupla-ligao: dois tomosde carbono ligam-se por duas uni-dades de valncia. A representaosimblica feita por dois traos.
c) Tripla-ligao: dois tomosde carbono ligam-se por trs uni-
dades de valncia. A representao feita por trs tracinhos.
6. TIPOS DE CARBONO
a)PrimrioCarbono ligado no mximo a um
tomo de carbono.
b)SecundrioCarbono ligado diretamente a
dois outros tomos de carbono.
H
Cl C H
H
Cl
H C H
H
H
H C Cl
H
H
H C H
Cl
C C C C C C C
Cadeia carbnica
C ; H ; N ; O ; P ; Cl
NH2
NH4CNO O C
NH2cianato de ureia
amnio
C C
O C
H
H C H
H
Cl
CCl
ClCl
H
C O
H
O C
H3
C C CH2 H2
H3C O CH3
H3C C CH3 H2
324
MDULO 6 Introduo Qumica Orgnica
5. VOLUME ATMICO (V.A.)
o volume de 1 mol do elemento no estado slido.
V.A. =
Exemplo
V.A.Fe = = 7cm3
/mol Descendo pelo grupo, a massa atmica crescemuito e o volume at mico aumenta. No centro, adensidade grande e o volume atmico pequeno.
massa molardensidade no estado slido
56g/mol
8g/cm3
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c)TercirioCarbono ligado diretamente a trs outros tomos de
carbono.
d)QuaternrioCarbono ligado diretamente a quatro outros tomos
de carbono.
CH3
H3C C CH3
CH3
H
H3C C CH3
CH3
325
MDULO 7Estrutura e Nomes de Compostos Orgnicos:
Cadeias Carbnicas: Classificao
1. CADEIAACCLICA OU ABERTA
Quanto disposio dos tomosNORMAL (apenas duas extremi-
dades em relao ao C).ExemplosH3C C CH3
H2
CH3|CH2|
H3C CH2 CH2 CH2
RAMIFICADA (mais de duas ex-tremidades em relao ao C).
Exemplos
H|
H3C C C CH3| H2
CH3
H CH3 CH3| | |
H3C C C C C CH3| | H2 |
CH3 H CH3
NotaExistindo carbono tercirio e/ou
quaternrio, a cadeia ser ramifi-cada.
Quanto ligaoentre os tomos de carbonoSATURADA (apenas simples
ligaes entre tomos de carbono).ExemplosH3C C CH3
H2
INSATURADA (pelo menos umadupla ou tripla-ligao entre tomosde carbono).
ExemplosH C C H
H2C= C C CH3H H2
Quanto natureza dos tomosHOMOGNEA (sem heteroto-
mo).Exemplos
H3C C CH3
H2H3C C C OH
H2 H2
HETEROGNEA (com heteroto-mo).
Exemplos
H3C N CH2 CH3H
H3
C O CH3
ObservaoHeterotomo todo tomo
diferente do carbono entre outrostomos de carbono.
2. CADEIACCLICA OU FECHADA
Homocclicas AROMTICA (fechada com
ncleo benznico).
ALICCLICA (fechada no aro-mtica).
Exemplos
Heterocclicas
NotaExistem autores que consideram
cadeia aliftica como sinnimo decadeia aberta. Outros autores usamo termo aliftica com o significado decadeia no aromtica. De acordocom estes ltimos, as cadeias aliccli-
cas tambm seriam alifticas.
OO
C
CH2H2C
H2C ou
H2
CH2H2C
H2C
ou
CH2
CH2H2C ou
CH2
ou
CH
CHHC
HC
C
CH
H
OH3C C C C
H2 H2 OH
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MDULO 8 Hidrocarbonetos: Definio e Nomenclatura
1. HIDROCARBONETO
DefinioHidrocarboneto todo composto
orgnico formado exclusivamente decarbono e hidrognio.
ExemplosCH4; C2H2; C8H18; C6H6...
Frmula geral: CxHy
Terminao o
Tipos de hidrocarbonetos AlcanosHidrocarbonetos de cadeia aber-
a, saturada, que obedecem fr-
mula geral.
ExemplosH3C C CH3, H3C CH3, CH4 etc.H2propano etano metano
Alcenos (alquenos)Hidrocarbonetos de cadeia aber-
a, insaturada (dupla-ligao), que
obedecem frmula geral .
ExemplosH2C= CH2 (eteno)
H2C= C C CH3 etc.| H
2H 1-buteno (but-1-eno)
Pela nomenclatura IUPAC (Unionternacional de Qumica Pura e
Aplicada) de 1979, coloca-se onmero indicativo da posio dadupla-ligao antes do nome.
Exemplo: 2-pentenoPela nomenclatura IUPAC de
1993, coloca-se o nmero antes dapartcula indicativa da dupla-ligao.
Exemplo: pent-2-eno
Alcinos (alquinos)Hidrocarbonetos de cadeia aber-
ta, insaturada (tripla-ligao), que
obedecem frmula geral .
Exemplos
H C C H (etino)H|
H C C C CH3|
H1-butino (but-1-ino)
Alcadienos (dienos)Hidrocarbonetos de cadeia aberta,
insaturada (duas duplas-ligaes), que
obedecem frmula geral .Exemplos
H2C= C= CH2propadieno
H2C= C C= CH2| |
H H1,3-butadieno (buta-1,3-dieno)
Ciclanos (cicloalcanos)
Hidrocarbonetos de cadeia fe-chada, saturada, que obedecem
frmula geral .
Exemplos
Ciclenos
Hidrocarbonetos de cadeia fecha-
da, insaturada (dupla-ligao), que
obedecem frmula geral .
Exemplos
AromticosHidrocarbonetos de cadeia fe-
chada que apresentam pelo menosum ncleo benznico.
Exemplos
Nomenclaturade hidrocarbonetoscom cadeias normais.Nomenclatura oficial (IUPAC)
+ + O
Nmero de tomos decarbono
1C MET 5C PENT2C ET 6C HEX
3C PROP 7C HEPT4C BUT 8C OCT
Ligao entretomos de carbono
Simples
Dupla
Tripla
C C
AN
C C
EN
C C IN
N.o de Carbonos Ligao
ciclopenteno cicloexeno
(ciclo-hexeno)
CnH2n 2
CH2
H2
C
H2Cciclopropano ciclobutano
CnH2n
CnH2n 2
CnH2n 2
CnH2n
CnH
2n + 2
benzeno naftaleno
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MDULO 9 Nomenclatura de Hidrocarbonetos com Cadeias Ramificadas
1. GRUPOSSUBSTITUINTESOU ORGNICOS
2. NOMENCLATURA
DE HIDROCARBONETOSCOM CADEIAS RAMIFICADAS
Reconhecer a cadeia principal(maior nmero de tomos de carbo-no).
Numerar a cadeia principal(dar os menores nmeros).
Dar a localizao das ramifi-caes (substituintes).
Exemplos
Escolha da cadeia principal a de maior nmero de to-mos de carbono: HEPTANO.
Numerao da cadeia principal primeira escolha: localizando as rami -
ficaes nos tomos de carbono 3 e 6.
Nome: 3,6-dimetil-heptano (errado)
Numerao da cadeia principal segunda escolha: localizando as rami-
ficaes nos tomos de carbono 2 e 5.
Nome: 2,5-dimetil-heptano (certo),pois a soma 2 + 5 menor que 3 + 6,da numerao anterior.
Outros exemplos
ObservaoA dupla e a tripla-ligao tm
preferncia sobre o grupo substituinte(ramificao) na escolha dos menoresnmeros quando da numerao dacadeia principal.
H2C=
C C C=
C CH3| H2 H HCH32-metil-1,4-hexadieno(2-metil-hexa-1,4-dieno)
CH3 CH3| |
H3C C CH2 CH2|
HC CH3|
CH3
2,3,3-trimetil-hexano
H CH3| |H2C = C C C C CH3
| | | H2H CH2 H
3,4-dimetil-1-hexeno(3,4-dimetil-hex-1-eno)
H|
H3C C C C C CH3| H2CH3
5-metil-2-hexino(5-metil-hex-2-ino)
5 4 3 2H3C CH CH2 CH2 CH CH3
| |6 CH2 H3C 1
|7 CH3
3 4 5 6C C C C C C
| |2 C 7 C
|1 C
C C C C C C CC
C
CH3 CH3| |
HC C C CH| H2 H2 |
CH3 CH32,5-dimetil-hexano
CH3 H| |
H3C C C C C CH3| | H2 H2
H3C CH3
2,2,3-trimetil-hexano
H H| I
H3C C C CH3| I
H3C CH3
2,3-dimetilbutano
H|
H3C C C CH3| H2
H3C
2-metilbutano ou metilbutano
H3C
H3C C H2
METIL
ETIL
H3C C C H2 H2
PROPIL
H3C C CH3H
ISOPROPIL
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328
MDULO 10 Nomenclatura de Hidrocarbonetos com Cadeias Cclicas
Nos compostos de cadeia fecha-da, d-se o prenome ciclo e, em se-guida, usam-se praticamente asmesmas regras.
Exemplos
CH3
CH31,4-dimetilbenzenoparadimetilbenzeno
CH3
CH3
1,3-dimetilbenzeno
metadimetilbenzeno
CH3
CH3
1,2-dimetilbenzenoortodimetilbenzeno
-metilnaftaleno
CH3
-metilnaftaleno
CH3
naftaleno
C
C
CHH2C
H2C
H
H3-metilciclopenteno
ou
CH3
2
1
5
4 3
CH3
C C
C C CH3H
C C
H H
H H
metilbenzeno (tolueno)
ou CH3
CH2
C CH3
H2C C CH3
CH2
H
H
CH3
CH3
ou
1,2-dimetilciclopentano
CH2C
ou
C
1,1-dimetilciclopropano
H2
CH3
CH3
CH3
CH3
CHH2C
ou
C
metilciclopropano
H2CH3 CH3
CH2H2Cou
C
ciclopropano
H2
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329
1. u: UNIDADE CRIADA PARAMEDIR A MASSA DETO MOS E MOLCULAS
Para se medir a massa de to-mos e molculas, foi criada uma uni-dade compatvel com essa massaextremamente reduzida. a unidadeunificada de massa atmica, u.
Ficou estabelecido que a u
da massa do istopo 12 do car-
bono (tomo do carbono com 6prtons, 6 nutrons; portanto, nmerode massa 12).
A massa, em grama, da u 1,66 x 1024g.
2. A MASSA ATMICA (MA)
a massa de um tomo expres-sa em u.
Para poder entender o que massa atmica, vamos considerar
uma balana hipottica, suscetvel massa de tomos. Com ela, pesare-mos os tomos.
O tomo mais leve que existe ohidrognio comum, constitudo porum prton e um eltron. Sua massaatmica vale 1,008u e usada nosclculos como aproximadamente 1u.Entre os mais pesados, est o ur-nio. Sua massa atmica de238,03u, cerca de 238u.
3. A MASSA MOLECULAR (MM)
a massa de uma molculaexpressa em u.
obtida somando-se as massasatmicas dos tomos que constituema molcula.
ExemploH2O gua. A molcula da gua
formada por dois tomos dehidrognio e um de oxignio. Amassa atmica do hidrognio 1u ea do oxignio, 16u. Assim, a massamolecular da gua dada por:MMH2O
= 2 . 1u + 1 . 16u = 18u.
112
MDULO 2 Mol e Massa Molar1. MOL
Como tomos e molculas somuitssimo pequenos e sua quan-tidade extremamente grande numadada poro de um material, umsistema conveniente adotado pelosqumicos o de cont-los em gruposde 6,02 . 1023 (nmero de Avoga-dro). Assim, foi desenvolvida uma uni-
dade de contagem cujo nome mol.
Exemplos1 mol de tomos = 6,02 . 1023 to-
mos1 mol de tomos de urnio =
= 6,02 . 1023 tomos de urnio
1 mol de molculas = 6,02 . 1023 mo-lculas
1 mol de gua = 6,02 . 1023 mo-lculas de gua
1 mol de eltrons = 6,02 . 1023 el-trons
1 mol de nutrons = 6,02 . 1023 nu-trons
1 mol de ons SO24 =
= 6,02 . 1023 ons SO24
Mol a unidade de quan-tidade de matria quecontm 6,02 . 1023 part-culas (tomos, molculas,ons etc. ...).
MDULO 1Teoria Atmico-Molecular:
Massa Atmica e Massa Molecular
FRENTE 3 Qumica Geral e Inorgnica e Fsico-Qumica
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330
2. MASSA MOLARDE UM ELEMENTO (M)
a massa, em gramas, de 1 molde tomos (6,02 . 1023 tomos) doelemento. Ela numericamente igual sua massa atmica. Assim, sa-bendo-se que a massa atmica do
urnio 238u, a massa molar dournio igual a 238 gramas/mol.
3. MASSA MOLARDE UMA SUBSTNCIA (M)
a massa em gramas de 1 molde molculas (6,02 . 1023 molculas)da substncia. Ela numericamen-te igual sua massa molecular.Assim, se a massa molecular dagua 18u, a sua massa molar
igual a 18 gramas/mol.
4. RESUMO
1 mol de 6,02 . 1023 tomos MA(g)tomos
1 mol de 6,02 . 1023 molculas MM(g)molculas
MDULO 3 Quantidade de Matria
1. QUANTIDADE DE MATRIA (n)
Indica a quantidade de partculas em mols numadeterminada massa do elemento ou da substncia.
Pode ser determinada pela relao entre a massado elemento ou substncia e a sua massa molar.
n = ou n =
Exemplos1) Se temos 595g de urnio, e sabendo que a sua
massa molar 238g/mol, calculamos:
n = = 2,5 mol de tomos de urnio.
2) Se temos 27g de gua, e sabendo que suamassa molar 18g/mol, calculamos:
n = = 1,5 mol (de molculas de gua).
Notas1) Ainda existem autores que usam a expresso
obsoleta nmero de mols como sinnimo dequantidade de matria.
2) No Brasil, o nome da unidade mol (plural mols)e o smbolo tambm mol. Nos demais pases, o nomeda unidade mole (plural: moles) e o smbolo mol.Lembre-se de que o smbolo no admite plural.
2. MOL COLEO DE PARTCULAS
O termo MOL significa uma coleo de 6,02 . 1023
partculas, ou seja, o nmero de Avogadro de
partculas.
mM
Utilizando onome da unidade
Utilizandoo smbolo
3 gramas 3g
3 mols 3 mol
27g
18g/mol
595g238g/mol
massamassa molar
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331
3. MOLS DE TOMOSNA MASSA MOLARDA SUBSTNCIA
Vamos imaginar uma molculaformada por 3 tomos de carbono, 8tomos de hidrognio e 1 tomo deoxignio. Sua frmula molecular C3H8O1.
Admita agora que em um reci-piente haja 6,02 . 1023 molculas deC3H8O, ou seja, 1 mol de molculas.O nmero de tomos de cadaelemento ser:
C : 3 . 6,02 . 1023 tomos = 3 mols detomos de C.H : 8 . 6,02 . 1023 tomos = 8 mols de
tomos de H.O : 1 . 6,02 . 1023 tomos = 1 mol detomos de O.
Assim, dada a frmula molecular,temos a quantidade, em mols, decada elemento no mol da substncia.
C3H8O
O que se conclui que em qual-quer massa de uma substncia a re-lao entre as quantidades, em mols,dos elementos igual relao entreos respectivos nmeros de tomosna molcula.
Nos exerccios usaremos o se-guinte esquema:
Para entender como isso seaplica aos exerccios, vamos efetuaras operaes passo a passo.
MODELO
1.o PassoPela frmula, C3H8O, sabemos
que 1 mol do composto tem 3 molsde tomos de carbono. Podemosescrever:
2.o
PassoO problema pede o nmero detomos de carbono em 6 gramas docomposto. Vamos substituir o mol demolculas pela massa molar e o molde tomos por 6,02 . 1023 tomos.MMC3H8O
= 3 . 12u + 8 . 1u + 16u = 60u
Massa molar = 60g/mol
C3H8O C 1 mol 3 mols de tomos
60g 3 . 6,02 . 1023tomos de carbono
3.o PassoFinalizando, como a pergunta
qual o nmero de tomos de car-bono (x) em 6g do composto, ob-tm-se:
C3H8O C 1 mol 3 mols de tomos
60g 3 . 6,02 . 1023 tomos de C6g xx = 1,806 . 1023 tomos de carbono
C3H8O C 1 mol 3 mols de tomos
Qual o nmero de tomosde carbono em 6g de C
3H
8O?
Dados: C = 12u, H = 1u, O = 16u,N.ode Avogadro = 6,02 x 1023.
Umamolculatem
Um molde molculas
tem
3 tomos de carbono8 tomos de hidrognio1 tomo de oxignio
3 mols de tomosde carbono8 mols de tomosde hidrognio1 mol de tomosde oxignio
1 MOL DE TOMOS = 6,02 .1023 TOMOS
1 MOL DE NUTRONS = 6,02 . 1023 NUTRONS
1 MOL DE ELTRONS = 6,02 . 1023 ELTRONS
MDULO 4 Porcentagem e Volume Molar
1. FRMULA PORCENTUALOU CENTESIMAL
A frmula percentual de um com-posto fornece as porcentagens emmassa de cada elemento no composto.
A frmula percentual da gua(frmula molecular H2O) :
O : 88,89% H : 11,11%
Isso significa, por exemplo, queem 100g de gua h 88,89g deoxignio e 11,11g de hidrognio.
A quantidade em mols de cadaelemento no mol da substncia per-mite calcular facilmente a frmula
percentual. Na verdade, s respon -
der quantos gramas de cada ele-mento h em 100g do composto.
MODELO 1
Vamos comear lembrandoque em 1 mol de C3H8O h 3 mols detomos de carbono.
Como a massa molar do C3H8O 60g/mol, e a massa molar do C 12g/mol, temos:
C3H8O C
1 mol 3 mols de tomos
60g 3 . 12g
Finalmente, como queremos sa-ber a frmula percentual do C3H8O,vamos calcular quantos gramas decarbono h em 100g do composto:
C3H8O C
1 mol 3 mols de tomos 60g 3 . 12g
100g x
x = 60g 60% de carbono
Qual a frmula percentualdo C3H8O?C = 12u, H = 1u, O = 16u.
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332
O mesmo ser feito para ooxignio e o hidrognio.
C3H8O O
1 mol 1 mol de tomos
60g 1 . 16g
100g x
x = 26,66g 26,66% de oxignio
C3H8O H
1 mol 8 mols de tomos
60g 8 . 1g100g x
x = 13,33g 13,33% de hidro-gnio
C = 60,00%Frmula
H = 13,33%Percentual {O = 26,66%
2. PORCENTAGEM
Muitos outros exerccios em Qu-mica envolvem o conceito de porcen-tagem estudado em Matemtica.
MODELO 2
Clculo da massa molar da H2OMassa molar =
= 2 . 1g/mol + 16g/mol = 18g/mol
Clculo da massa molar doMgSO4 . 2H2O
Massa molar = 24g/mol + 32g/mol+
+ 4 . 16g/mol + 2 . 18g/mol = 156g/mol
Como em 1 mol do sal deEpson existem 2 mols de gua,temos:
1 mol de 2 mols
MgSO42H2O de H2O
156g 2 . 18g
100g x
x = 23,0g de H2O 23,0% deH2O
MODELO 3
Dizer que a porcentagem de oxi-gnio na vitamina A de 5,6% signi-fica que cada 100g de vitamina Acontm 5,6g de oxignio.
1 mol de 1 mol de Ovitamina A
xg 16g
100g 5,6g
x = 285,7g
M = 285,7g/mol
3. HIPTESE DE AVOGADRO
Sejam trs recipientes de mesmovolume (1 litro, por exemplo) contendo,respectivamente, gs carbnico (CO2),oxignio (O2) e metano (CH4). Vamossupor tambm que esses gases seencontrem mesma temperatura e
presso.
Avogadro, baseado nas leis pon -derais e volumtricas, sugeriu que,nesses recipientes, o nmero de mo-lculas fosse o mesmo. Esta afirma-o tornou-se conhecida comoHIPTESE DE AVOGADRO, hoje acei-ta como PRINCPIO DE AVOGADRO.
Volumes iguais de gasesquaisquer, quando medidosnas mesmas condies detemperatura e presso, encer-ram o mesmo nmero de mo-lculas.
4. VOLUME MOLAR
o volume ocupado pelo mol.Nas condies normais de tempera-
tura e presso, 1 mol de qualquer gsperfeito ocupa o volume de 22,4 li-tros.
CNTPP = 1 atm = 760mmHg = 101325Pa{T = 273K = 0C
Assim:
CN1 MOL 22,4L
CNM 22,4L
CN6,02 . 1023 molculas 22,4L
NotaRecentemente a IUPAC mu dou o
valor da presso normal para100000Pa = 1 bar. O volume de 1 molde gs a 0C e 100000Pa 22,7 litros.
A vitamina A tem 5,6% deoxignio, alm de carbono ehidrognio, e possui um to-mo de oxignio na molcu-la. Qual a massa molar da vi-tamina A, aproximadamen-te? (O = 16u)
Qual a porcentagem degua no sal de Epson(MgSO4 . 2H2O) ?
Dados: Massas molares emg/mol:Mg = 24, S = 32, O = 16, H = 1.
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333
1. AS FRMULAS
As substncias puras tm com-posio constante. Isso significa queuma amostra de gua pura, qualquerque seja sua origem, tem sempre a
mesma composio. Isso permiterepresentar as substnciaspor frmulas.
Basicamente, vamos utilizar nosnossos estudos os seguintes tipos defrmulas:
Frmula molecular a frmula que indica o nmero
de tomos de cada elemento namolcula.
A frmula molecular da glicose
C6H12O6. Isso significa que na mol -cula de glicose existem 6 tomos decarbono, 12 tomos de hidro-gnio e 6 tomos de oxignio.
Frmula mnimaou emprica a frmula que indica a propor-
o mnima de tomos de cada
elemento. Na frmula mnima essaproporo expressa pelos menoresnmeros inteiros possveis. A fr-mula mnima tambm conhecidacomo frmula emprica ou este-quiomtrica. A frmula mnima a
frmula molecular simplificada.Note que, a partir da frmula m-nima, conhecendo-se a massa mole-cular do composto, sabemos a fr-mula molecular.
Frmula percentual(em massa) a frmula que indica as por-
centagens em massa de cada ele-mento constituinte da substncia.
No caso da glicose, a frmulapercentual :
C : 40%; H : 6,7%; O : 53,3%
Determinaoda frmula mnimaO princpio para se determinar a
frmula mnima de um composto aproporo em mols de cada elementoexistente em dada quantidade de
substncia. Como j sabemos que,com a frmula molecular, temos dire-tamente a quantidade em mols de ca-da elemento, vamos usar o raciocnioinverso. Conhecendo-se a quantidadeem mols de cada elemento, sabemosimediatamente a frmula do com-posto. Os problemas geralmentetrazem os dados dos elementos queformam o composto em gramas,porcentagem em massa, nmero detomos ou mols de tomos. Para isso,
voc vai utilizar o esquema abaixo.
F. Mnima MM(u) F. Molecular
CH2O 30 CH2O
CH2O 60 C2H4O2CH2O 90 C3H6O3CH2O 180 C6H12O6
MDULO 5 Frmulas
Substncias Frmula Molecular Frmula Mnima Frmula Percentual
glicose C6H12O6 CH2O C: 40%; H: 6,7%; O: 53,3%
cido sulfrico H2SO4 H2SO4 H: 2,04%; S: 32,65%; O: 65,30%
gua H2O H2O H: 11,11%; O: 88,89%
gua oxigenada H2O2 HO H: 5,88%; O: 94,11%
eteno C2H4 CH2 C: 85,71%; H: 14,29%
buteno C4H8 CH2 C: 85,71%; H: 14,29%
benzeno C6H6 CH C: 92,30%; H: 7,70%
butano C4H10 C2H5 C: 82,75%; H: 17,25%
Na tabela acima, voc encontra substncias com suas frmulas. Note que substncias diferentes com a mesma frmula mnima tm tambm
a mesma frmula percentual.
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1. CLCULO ESTEQUIOMTRICO
o clculo das quantidades de reagentes eprodutos que participam de uma reao qumica ou dopreparo de qualquer produto.
Essas quantidades podem ser expressas dediversas maneiras:
massa volume quantidade em mols nmero de molculasO clculo estequiomtrico baseia-se na Lei de
Proust, que permite a aplicao de propores (regrade trs) para sabermos, previamente, a massa ou ovolume necessrio ou produzido numa reao qumica.
Os coeficientes mostram-nos a proporo, em mols,dos participantes da reao qumica.
Como sabemos, 1 mol est relacionado comdiversas grandezas, como se segue:
Vejamos, agora, o quadro abaixo, que mostraquantidades envolvidas em uma reao qumica. Soconhecidas as massas molares: CO(28g/mol);O2(32g/mol); CO2(44g/mol).
2. REGRAS GERAIS PARAO CLCULO ESTEQUIOMTRICO
Escrever a equao qumica do processo.Exemplo: Combusto do monxido de carbono.CO + O2 CO2 Acertar os coeficientes estequiomtricos da
equao.Exemplo : 2 CO + O2 2CO2Assim, voc ter a proporo em mols entre os
participantes. Esses coeficientes lhe daro uma ideiada relao segundo a qual as substncias secombinam.
Montar a proporo basean do-se nos dados e nasperguntas do problema (massa-massa, massa-quan-
tidade em mols, massa-volume etc.).
Utilizar regras de trs para chegar resposta.Exemplos
Resoluomassa volume
(CNTP)
2 CO(g) +
1.32g 2.22,4L =
16g x
16g . 2 . 22,4L
x = = 22,4L32g
Resposta: 22,4L de gs carbnico ou 22,4dm3.
Resoluomol volume
(CNTP)
+ 1O2(g)
2 mols 2.22,4L =
x 4,48L
4,48L . 2 molsx = = 0,2 mol
2 . 22,4L
Resposta: 0,2 mol de monxido de carbono.
Resoluomols mols
2 CO(g) +
1 mol 2 mols =
x 5 mols5 mols . 1 mol
x = = 2,5 mols2 mols
Resposta: 2,5 mols de gs oxignio.
massa: M.M. em gramasvolume
1 mol {de gs : 22,4dm3nas CNTPmolculas: 6.1023 molculas
2CO(g) + 1O2(g) 2CO2(g)mols 2 mols 1 mol 2 mols
massas 2 . 28g 1 . 32g 2 . 44g
volumesnas CNTP
2 . 22,4L ou2 . 22,4dm3
1 . 22,4L ou1 . 22,4dm3
2 . 22,4L ou2 . 22,4dm3
molculas 2 . 6 . 1023
molculas1 . 6 . 1023
molculas2 . 6 . 1023
molculas
2CO2(g)1O2(g)
3. Qual a quantidade em mols de
oxignio necessria para produzir 5 molsde gs carbnico?
2 CO2(g)2 CO(g)
2. Qual a quantidade em mols demonxido de carbono necessria paraformar 4,48L de gs carbnico, nasCNTP?
2CO2(g)1O2(g)
1. Qual o volume de gs carbnico, nasCNTP, quando empregamos 16g de
oxignio na reao com monxido decarbono?
MDULO 6Clculo Estequiomtrico: Coeficientes:
Proporo entre as Quantidades de Matria
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MDULO 7 Reagente em Excesso, Pureza e Rendimento
1. REAGENTE EM EXCESSO
Quando o problema fornece asquantidades de dois reagentes,provavelmente um deles est emexcesso, pois, caso contrrio, bas-taria dar a quantidade de um deles ea quantidade do outro seria cal-culada. Para fazer o clculo este-quiomtrico, baseamo-nos no rea-gente que no est em ex-cesso (reagente limitante). Pa-ra isso, o primeiro passo deter-minar o reagente em excesso.
Exemplo
Resoluo Verificar qual a substncia em
excesso.2 mol de H2 reagem com 1 mol de O2.
4g de H2 32g de O23g de H2 x
3g x 32gx = = 24g de O24g
Como 3g de H2 reagem com 24gde O2, existindo no recipiente 30gde O2, conclui-se que sobram30g 24g = 6g de O2 em excesso(sem reagir).
Clculo da quantidade de gua.2 mol de H2 2 mol de H2O
4g 36g3g y
3g x 36gy = = 27g de H2O4g
2. PUREZA
Muitas vezes, a substncia rea-gente est acompanhada de impu-
rezas. Surge ento o conceito depureza. Por exemplo:Fe2O3 com 80% de pureza signi-
fica que em 100g de Fe2O3 impuro(Fe2O3 + areia + etc.) existem 80g deFe2O3 puro e 20g de impurezas(areia etc.). Assim, se numa reaoestamos usando 150g de Fe2O3 com80% de pureza, significa que amassa real de Fe2O3 120g, ou seja,
. 150g = 120g.
Essa pureza pode ser deter-minada pelo quociente entre a massada substncia pura e a massa totalda amostra.
massa da subst. puraP = x 100
massa da amostra
Essa porcentagem de purezaindica qual a real quantidade de umasubstncia na amostra fornecida.
Exemplo
Resoluo100g de calcrio 80g de CaCO3200g de calcrio x
3. RENDIMENTOQuando o problema no faz refe-
rncia, considera-se rendimento de100%, isto , a quantidade de pro-duto formada aquela calculada deacordo com os coeficientes este-quiomtricos. No entanto, em razode vrios motivos, a quantidade de
produto obtida menor que a cal-culada. Quando dizemos rendimentode 90%, significa que na prticaobtm-se 90% da quantidade cal-
culada de acordo com os coeficientes.O rendimento pode ser calculadopelo quociente entre a quantidadereal obtida e a quantidade teo-ricamente calculada.
quantidade realR = x 100
quantidade terica
Exemplo
Dadosmassa molar do CaCO3 = 100g/mol
Resoluo1 mol de CaO 1 mol de CO2 1 mol deCaCO32 mol de CaO 2 mol de CO2 x
1 mol de CaCO3 100g2 mol de CaCO3 y
200g de CaCO3 100% de rendimentoz 60% de rendimento
z = 120g de CaCO3
y = 200g de CaCO3
x = 2 mol de CaCO3
Qual a massa de CaCO3obtida na reao de 2 mol deCaO com 2 mol de CO2, se orendimento for 60%?
CaO + CO2 CaCO3
x = 160g de CaCO3
Qual a massa de CaCO3presente em uma amostrade 200g de calcrio, cujapureza de 80%?
80100Na reao:
2 H2 + O2 2 H2Ocolocando-se em presena3g de hidrognio e 30g deoxignio, qual a massa degua formada?
7/25/2019 1.1. Qumica -Teoria - Livro 1
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336
MDULO 8 Termoqumica: Reaes Exotrmicas e Endotrmicas
1. PROCESSO EXOTRMICO E ENDOTRMICO
Todas as reaes qumicas e todas as mudanasde estado fsico liberam ou absorvem calor.
Exemplo: mudanas de estados fsicos
Exemplo: reaes qumicas
A queima da grafita libera calor para o meioambiente (reao exotrmica).C(gr) + O2(g) CO2(g) + calor A decomposio trmica do xido de mercrio
(II) necessita de calor do meio ambiente (reao en -dotrmica).
HgO(s) + calor Hg(l) + O2(g)
2. CALOR DE REAO
O calor liberado ou absorvido por uma reao qu -mica recebe o nome de calor de reao, podendo
ser medido em joules, quilojoules, calorias ouquilocalorias.
O calor de reao pode ser determinado experi-mentalmente (com um calormetro) ou por meios tericos(sero vistos nas aulas seguintes).
Esquema de um calormetro a volume constante:
O calor envolvido na reao faz aumentar ou diminuira temperatura da gua, portanto, podemos concluir:
Qreao = QguaQgua = m . c . t
Q = quantidade de calorm = massa em gramasc = calor especfico da gua
t = variao da temperatura
3. ENTALPIA (H)
A queima da grafita, representada pela equaoqumica a seguir, libera energia na forma de calor.
C(gr) + O2(g) CO2(g) + calorDe onde veio essa energia na forma de calor?
Resposta: a energia liberada na forma de calorestava contida nos reagentes (grafita e oxignio), equando eles se transformaram no produto (gscarbnico), essa energia foi liberada.
possvel, ento, concluir que cada substnciadeve apresentar um certo contedo de energia,denominado entalpia e representado pela letra H.
O valor numrico do calor proveniente dadiferena: Hfinal Hinicial.
Calor = Hfinal Hinicial
4. VARIAO DE ENTALPIA (H)
No conhecida nenhuma maneira de determinar aentalpia de uma substncia. Na prtica, o queconseguimos medir a variao de entalpia (H)
de um processo, utilizando calormetros.O H corresponde ao calor liberado ou absorvido
durante o processo, realizado a presso constante. Oclculo da variao da entalpia dado pela expressogenrica:
H = Hfinal Hinicial
H = calor liberado ou absorvido em qualquerprocesso fsico e qumico (presso constante).
C(gr) + O2(g) CO2(g) + calor
Hinicial Hfinal
)cal1
g. oC(
Processos exotrmicos liberam calor
Processos endotrmicos absorvem calor
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5. H NAS REAES QUMICAS
Em uma reao qumica o estado inicial dadopelos reagentes e o estado final, pelos produtos. Veja oesquema:
Hinicial = Hreagentes = Hr Hfinal = Hprodutos = Hp
CALOR DA REAO = H = Hp Hr
6. H NAS REAES EXOTRMICAS
O sistema perde energia, pois calor liberado.
Hprodutos < HreagentesHp < HrHp Hr < 0
H < 0
H
H < 0 indica reao exotrmica
Exemplo
Cr(gr) + O2(g) CO2(g) H = 394kJ
Interpretao: quando 1 mol de Cgrafita reagecom 1 mol de O2(g) a fim de originar 1 mol de CO2(g),a reao libera 94 kcal para as vizinhanas.
Outra maneira de representar uma equaoqumica de uma reao exotrmica:
Cr(gr) + O2(g) CO2(g) + 394kJ
Graficamente, temos:
7. H NAS REAES ENDOTRMICAS
O sistema ganha energia, pois calor absorvido.Hprodutos > HreagentesHp > HrHp Hr > 0
H > 0
H
H > 0 indica reao endotrmica
Exemplo
HgO(s) Hg(l) + O2(g) H = + 91kJ
Interpretao: quando 1 mol de HgO(s) se de-compe em um 1 mol de Hg(l) e 1/2 mol de O2(g), areao absorve 91kJ das vizinhanas.
Outra maneira de representar uma equao
qumica de uma reao endotrmica:
HgO(s) + 91kJ Hg(l) + O2(g)
Graficamente, temos:
H depende
da quantidade das substnciasCgrafita + O2(g) CO2(g)1mol 1mol 1mol
H = 94kcal (25oC, 100 kPa)libera 94kcal
2Cgrafita + 2O2(g) 2CO2(g)2mol 2 mol 2 mol
H = 188kcal (25oC, 100 kPa)libera 188kcal
A quantidade de calor de um processo (H) diretamente proporcional quantidade dematria (mols) de seus participantes.
calor absorvido
calor liberado
ProdutosReagentes
Estado finalEstado inicial
REAO QUMICA
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do estado fsico das substncias
Assim, a sntese da gua slida libera mais calorque a sntese da gua gasosa e gua lquida.
do estado alotrpicoCgrafita + O2(g) CO2(g)
H = 94kcal
Cdiamante+ O2(g) CO2(g)
H = 94,5kcal
A substncia simples diamante tem um contedo
energtico maior que a substncia simples grafita, poisna sua combusto libera mais calor. da temperatura e da presso (se houver gs na
reao)A temperatura fixada em 25C.A presso fixada em 100 kPa.
NotaQuando a reao realizada a 25C e 100 kPa, o
H chamado de padro e simbolizado por H0.
ExemploCgrafita + O2(g) CO2(g) H
0 = 394kJ
H2O(g)
H2O(l)
H2O(s)
H = 70kcal
H2(g) + O2(g)1
2
H = 58kcal
H = 68kcal
338
MDULO 9 Lei de Hess: Clculo de Calor de Reao
1. INTRODUO
Existem reaes em que muitodifcil medir o H da reao. Hvrios motivos para essa dificuldade;algumas so explosivas, outras muitoentas e h tambm aquelas que
apresentam rendimento muito baixoou que formam outros produtos almdos desejados.
2. LEI DE HESS
Hess descobriu um mtodo decalcular o H de uma reao semrealiz-la, desde que se conheamalguns outros valores adequados deH.
Vamos examinar a oxidao docarbono, na forma de grafita, re-presentada por C(gr), a dixido decarbono.
C(gr) + O2(g) CO2(g)H = 393,5kJ
Pode-se imaginar que essa rea-o acontea em duas etapas. Aprimeira a oxidao do carbono amonxido de carbono.
C(gr) + 1/2O2(g) CO(g)H
1= ?
No fcil fazer a medidaexperimental, pois no se consegueimpedir a combusto da grafita adixido de carbono.
A segunda etapa a oxidaodo monxido de carbono a dixido
de carbono:
CO(g) + 1/2O2(g) CO2(g)
H = 283kJ
Somando as duas etapas, temos:
C(gr) + 1/2O2(g) CO(g)
H1 = ?
CO(g) + 1/2O2(g) CO2(g)
H2 = 283kJC(gr) + O2(g) CO2(g)
H = 393,5kJ
H = H1 + H2 393,5kJ = H1 + ( 283,0kJ)
H1 = 110,5kJ
Representando em um diagrama:
Conclumos que o enunciado daLei de Hess :
A variao de entalpia de
uma reao igual soma dasvariaes de entalpia das eta-pas intermedirias.
H = H1 + H2 + ...
Vamos ver outro exemplo deaplicao da Lei de Hess.
Considere a equao:2C(gr) + 3H2(g) + 1/2O2(g) C2H6O(l) H = ?
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O valor do H dessa reaopode ser calculado a partir de outrastrs equaes:
I. C(gr) + O2(g) CO2(g)
H = 394kJ
II. H2(g) + 1/2O2(g) H2O(l)
H = 286kJ
III. C2H6O(l) + 3O2(g)
2CO2(g) + 3H2O(l)
H = 1368kJ
Vamos trabalhar com as equa-es I, II e III, de modo que a somadelas nos permita obter a equao
termoqumica desejada. Para isso,devemos:a) multiplicar a equao I por 2
para obter 2C(gr);b) multiplicar a equao II por 3
para obter 3H2(g);c) inverter a equao III para
obter C2H6O(l) no produto.
Ento, obtemos:
2C(gr) + 2O2(g) 2CO2(g)
H = 788kJ
3H2(g) + 3/2O2(g) 3H2O(l)
H = 858kJ
2CO2(g) + 3H2O(l)
C2H6O(l) + 3O2(g)
H = + 1368kJ2C(gr) + 3H2(g) + 1/2O2(g)
C2H6O(l) H = 278kJ
Observaes Quando uma equao termo-
qumica multiplicada ou divididapor um determinado valor, seu Htambm ser multiplicado ou divididopelo mesmo valor.
Quando uma equao termo-qumica for invertida, o sinal de seuH tambm ser invertido.
A Lei de Hess aborda a varia-o de entalpia de combusto, as-sunto que ser estudado a seguir.
3. ENTALPIA-PADRODE COMBUSTO: H0C
a variao de entalpia (H0C)por mol de uma substncia que queimada em uma reao de com-busto em condies-padro (100kPa, 25C).
Exemplos
Combusto da grafitaC(gr) + O2(g) CO2(g)
H0C = 393,5kJ
Combusto do etanol
C2H6O(l) + 3O2(g)
2CO2(g) + 3H2O(l)
H0C = 1368kJObservao
As entalpias-padro de reao,simbolizadas por H0, indicam rea-es nas quais os reagentes e pro-dutos esto em seus estados-padro(100 kPa e 25C).
Nota
H0C = pode tambm ser cha-
mado de calor de combusto
339
MDULO 10 Clculo do H a partir dos Calores de Formao
1. ENTALPIA-PADRO DE FORMAO: H0f
a variao de entalpia (H0f ) na reao deformao de 1 mol de uma substncia a partir de subs-tncias simples no estado-padro (100 kPa, 25C).
O estado-padro de uma substncia simples aforma fsica e alotrpica mais abundante em queela se apresenta a 25C e 1 atm.
H2(g) padro
Fe(s) padro
Br2(l) padro
H2(l) no padro
Fe(l) no padro
Br2(v) no padro
O2 (g) padro
C (gr) = grafita padro
O3 (g) no padro
C (d) = diamante no padro
Srmbico padro
Smonoclnico no padroExemplos
H0f = 68kcal
entalpia de formao
da gua lquida
H0f = + 19kcal
Sromb: enxofre rmbico entalpia de formao
do sulfeto de
carbono lquido
C(gr) + 2Sromb CS2(l)
1H2(g) + O2(g) H2O(l)2
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H0f = + 34kcal
entalpia de formao
do oznio gasoso
2C(gr) + 3H2(g)+ 1/2O2(g) C2H6O(l) H0f = 278kJ
entalpia de formaodo etanol
H0f : pode tambm ser chamado de calor de
formao.
Importante
Substncia simples no estado-padro Hf0 = 0
Hf0 de H2(g) = 0 Hf
0 de H2(l) 0
Hf0 de N2(g) = 0 Hf
0 de N2(l) 0
Hf0 de Br2(l) = 0 Hf
0 de Br2(g) 0
Hf0 de Na(s) = 0 Hf
0 de Na(l) 0
Hf0 de O2(g) = 0 Hf
0 de O3(g) 0
Hf0 de C(gr) = 0 Hf
0 de C(d) 0
2. CLCULO DO H PELO MTODO
DAS ENTALPIAS DE FORMAO
As entalpias de formao das substncias podem
ser usadas para calcular o H de uma reao. Para isto,
aplicamos a seguinte frmula:
: somatria
Seja uma equao genrica:
aA + bB cC + dD H = ?
a.H0fA b.H0fB c.H
0fC d.H
0fD
H0 = H0f produtos H0f reagentes
H0 = [c . H0fC + d . H0fD] [a . H
0fA + b . H
0fB]
3. EXEMPLO
Calcular o H do processo:
CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(l)
Reao CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(l)
H0f(kcal/mol) 17 0 94 2 (68)
17 94 136 = 230
H0 = H0fprodutos H0freagentes
H0 = 230 (17)
3 O2(g) O3(g)
2
H0 = 213kcal
H0 = H0f produtos H0f reagentes
Tabela de Hf (kcal/mol)
C(gr) zero CH3OH(l) 57,0 NaCl(s) 98,6 CH4(g) 17,0
C(d) +0,5 O2(g) zero N2(g) zero H2O(l) 68
CO2(g) 94,0 O3(g) +34,0 NH3(g) 11,0 CS2(l) +19
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1. CONCEITO DE QUMICA
Qumica a cincia que estuda aconstituio, as propriedades e astransformaes das substncias.
A Qumica o ramo da cinciaque procura responder s seguintesquestes: de que se compem assubstncias? Qual a relao entre assuas propriedades e sua compo-sio? Como reage uma substnciacom outra? importante para o qu-mico saber a resposta a essas per-
guntas, no porque precise des co-brir novos plsticos, novos remdios,novas ligas, mas sim porque querentender o mundo que o rodeia.
2. TEORIA ATMICA CLSSICA
1803, John Dalton, em sua teo-ria, sups:
toda matria fundamental-mente constituda de tomos;
tomos no podem ser subdi-
vididos nem transformados e so ma-cios. Transformaes qumicas na-
da mais so que unio ou separaode tomos.
3. MATRIA
tudo o que ocupa lugar noespao fsico e tem massa.
Exemplos: gua, madeira, fer-ro, petrleo, ar etc.
4. ELEMENTO QUMICO
Elemento o conjunto de tomosiguais.
5. MOLCULA
Molcula um agrupamento detomos, iguais ou diferentes, ligados.
2N N2Frmula molecularFornece o nmero de tomos de
cada elemento existente na molculada substncia.
ndice: indica o nmero de to-mos do elemento na molcula.
6. SUBSTNCIA PURA a espcie de matria constituda
por molculas quimicamente iguais.Exemplos: gua: H2O
Gs cloro: Cl2
Substncia simples formada por um nico ele-
mento qumico.Exemplos: H2 (hidrognio), O2
(oxignio), I2 (iodo), Fen (ferro), O3(oznio), S8 (enxofre) etc.
Substncia composta oucomposto formada por mais de um
elemento qumico.Exemplos: C6H12O6 (glicose),
CO2 (gs carbnico), C10H8 (naf-taleno), C6H6 (benzeno), H2SO4 (cidosulfrico) etc.
7. MISTURA
a reunio de duas ou maissubstncias diferentes.
Exemplos: ar (N2 + O2 + Ar + CO2),lcool hidratado (C2H6O + H2O), ga-
solina (mistura de hidrocarbonetos,CxHy), gua do mar (gua + sais),ouro 18K (75% de Au e 25% de Ag ou
Cu), lato (Cu + Zn), ao (Fe + C) etc.
ObservaoMistura no tem frmula.Normalmente, indicada a fr-
mula dos componentes.
As molculas de gs nitrognio(N2) e de cloreto de hidrognio (HCl)permanecem inalteradas, emboraestejam juntas.
Substnciapura
Simples: Cl2
Composta: H2Oe
Substncia Frmula
gua H2O
acar(sacarose) C12H22O11
amnia NH3lcool C2H6O
fsforo P4oznio O3
gua oxigenada H2O2
Elemento Smbolo
Hidrognio H
Carbono C
Sdio Na (Natrium)
Cloro Cl
MDULO 1Substncia e Mistura: Substncia Simples,
Substncia Composta e Mistura
FRENTE 4 Qumica Geral e Inorgnica
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342
1. ALOTROPIA
Um elemento qumico pode dar ori-gem a diversas substncias simplesdiferentes, chamadas de altropos.
Exemplos: Carbono:C
ngrafita (arranjo hexagonal dos
tomos).Cn diamante (arranjo cbico dos
tomos).Diamante e grafita apresentam
estruturas cristalinas diferentes.Oxignio:O2 oxignio (atomicidade igual a
2), incolor.O3 oznio (atomicidade igual a
3), azul.Os altropos apresentam pro-
priedades qumicas semelhantes epropriedades fsicas diferentes, e um
deles apresenta maior estabilidadeque o outro.
Observao: Outros elemen-tos, alm de carbono e oxignio, po-dem apresentar o fenmeno da alo-tropia. Como exem plos, podemoscitar:
2. FULERENOS
Em 1985, foi divulgada em umapublicao cientfica a descoberta deuma molcula tridimensional de car-bono, na qual 60 tomos formam umaesfera com 12 pentgonos e 20hexgonos, como uma bola de futebol.Em homenagem ao arquiteto e pen-sador norte-americano BuckminsterFuller, a molcula foi denominadabuckminsterfullerene ou simples mentebuckyball ou futeboleno.
Outras molculas de carbonoforam descobertas (C90, C120 etc.), ea elas deu-se o nome de fulerenos.
Elemento Variedades Alotrpicas
Oxignio (O) Oxignio (O2) Oznio (O3)
Carbono (C) Grafita (Cn) Diamante (Cn)
Fsforo (P) Vermelho (Pn) Branco (P4)
Enxofre (S) Rmbico (S8) Monoclnico(S8)
fsforofsforo branco P4fsforo vermelho Pn
enxofreenxofre (rmbico) S8enxofre (monoclnico) S8
MDULO 2 Elemento e Substncia Simples Alotropia
As formas alotrpicas do carbono.
1. FASE
Exemplos
Observaes A fase pode ser uma substncia pura (gua) ou
uma mistura (gua + lcool).
O nmero de fases no obrigatoriamente igual
ao nmero de componentes.
Exemplogua + lcool: 1 fase, 2 componentes.
Uma fase no precisa ser contnua.
2. MATERIAL HOMOGNEO OU MATRIAHOMOGNEA OU SISTEMA HOMOGNEO
qualquer material monofsico (1 fase), mesmo aoser examinado ao ultramicroscpio. Pode ser umasubstncia pura ou uma mistura homogneaou soluo.
Fase cada poro homognea de ummaterial.
MDULO 3 Materiais Homogneos e Heterogneos
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NotaAs propriedades fsicas dos materiais homogneos so iguais em toda a sua extenso.
Observaes
Mistura homognea ou soluo: todamistura que apresenta uma nica fase.
Lquidos miscveis: lquidos que formam umasoluo.
3. MATERIAL HETEROGNEO OU MATRIA HETEROGNEA OU SISTEMA HETEROGNEO
qualquer material polifsico (2 ou mais fases) a olho nu ou ao ultramicroscpio. Pode ser uma substnciapura em mudana de estado fsico ou mistura heterognea.
material homogneo (1 fase) /
substncia pura
material homogneo (1 fase) /
mistura homognea ou soluomaterial homogneo (1 fase) /
mistura homognea ou soluo
material homogneo (1 fase) / mis-tura homognea ou soluo
material heterogneo (2 fa-
ses) / substncia pura
material heterogneo (2 fa-
ses) / substncia pura
material heterogneo (2 fa-
ses) / mistura heterognea
material heterogneo (2 fases) /
mistura heterognea
material heterogneo
(3 fases) / mistura heterognea
escuro: mica
esbranquiado: quartzo
marrom: feldspato
Observaes
Mistura heterognea: toda mistura que apre-senta pelo menos 2 fases.
Lquidos no miscveis (imiscveis): so l-quidos que formam uma mistura heterognea.
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Resumo importante
As misturas formadas por n slidos apresentam n fases, desde que estes slidos no formem uma soluoslida.
ExemplosSal + acar = mistura heterognea bifsica.Sal + acar + areia = mistura heterognea trifsica.
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MDULO 4 Separao de Misturas Heterogneas
1. ANLISE IMEDIATA
Processos fsicos usados para separar os componentes de uma mistura heterognea ou uma mistura homognea(soluo).
2. PRINCIPAIS PROCESSOS DE SEPARAO DOS COMPONENTES DE UMA MISTURA HETEROGNEA
substncia A
anliseA + B
imediatasubstncia B
Estados fsicos dos componentes Mtodo e procedimento Exemplos
Slidos com um componente magntico
(Fe, Co, Ni).
Separao magnticaAproximando um m, o compo-
nente magntico atrado.
Separar a limalha de ferro do
p de enxofre.
Slidos com um componente que se
sublima com facilidade.
Sublimao
Aquecendo a mistura, um doscomponentes sublima-se.
iodo + areia
naftaleno + areia
Slido + lquido(2 fases)
Filtrao
Usa-se um filtro que retm ocomponente slido.
gua + areiacoar caf (adicionamos
gua quente para fazermosa extrao de substncias
solveis presentes no p de
caf).
Lquidos no miscveis
(2 fases)
Decantao com funil de
bromo (funil de separao)
Abrindo a torneira do funil, o lquido
mais denso escoar.
leo + guagasolina + gua
ter + gua
Slidos (solubilidades diferentes num certolquido).
Dissoluo fracionada
A mistura colocada num lquido
que dissolve um s componente; ocomponente insolvel separado
da soluo por filtrao; por aque-cimento, separa-se o lquido docomponente dissolvido.
Separar o sal da areia, utili-zando gua.
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Observaes Separao magntica
Filtrao simples
s vezes a filtrao simples muito lenta, como no caso damistura gua e farinha. Para
acelerar esse tipo de filtrao,utiliza-se a filtrao a v-cuo ou a presso redu-zida.
A filtrao tambm utilizadapara separar os componentesde uma mistura slidogs.
Exemploaspirador de p.
Decantao comfunil de bromo(funil de separao)
Dissoluo fracionada
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3. OUTROS PROCESSOSDE SEPARAO DOSCOMPONENTES DE UMAMISTURA HETEROGNEA
LevigaoProcesso utilizado para separar
slidos de diferentes densidades, ge-ralmente por meio de corrente de gua.
Exemplo: A levigao apli-cada para separar areia do ouro nosgarimpos: a areia menos densa e,por isso, arrastada pela gua cor-rente, o ouro, por ser mais denso,permanece no fundo da ba