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QUÍMICA

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Didatismo e Conhecimento1

QUÍMICA

1. EVIDÊNCIAS DE TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS.

Quando uma folha de árvore é exposta à luz do sol e é ini-ciado o processo da fotossíntese, o que está ocorrendo é química.Quando o nosso cérebro processa milhões de informações paracomandar nossos movimentos, nossas emoções ou nossas ações,o que está ocorrendo é química. A química está presente em todosos seres vivos. O corpo humano, por exemplo, é uma grande usinaquímica. Reações químicas ocorrem a cada segundo para que oser humano possa continuar vivo. Quando não há mais química,não há mais vida. Há muitos séculos, o homem começou a estudar os fenômenos químicos. Os alquimistas podiam estar buscando atransmutação de metais. Outros buscavam o elixir da longa vida.

Mas o fato é que, ao misturarem extratos de plantas e substân-cias retiradas de animais, nossos primeiros químicos também jáestavam procurando encontrar poções que curassem doenças ou pelo menos aliviassem as dores dos pobres mortais. Com seusexperimentos, eles davam início a uma ciência que amplia cons-tantemente os horizontes do homem. Com o tempo, foram sendodescobertos novos produtos, novas aplicações, novas substâncias.O homem foi aprendendo a sintetizar elementos presentes na natu-reza, a desenvolver novas moléculas, a modicar a composição demateriais. A química foi se tornando mais e mais importante até ter uma presença tão grande em nosso dia-a-dia, que nós nem nos da-mos mais conta do que é ou não é química. O que sabemos, no en-tanto, é que, sem a química, a civilização não teria atingido o atual

estágio cientíco e tecnológico que permite ao homem sondar asfronteiras do universo, deslocar-se à velocidade do som, produzir alimentos em pleno deserto, tornar potável a água do mar, desen-volver medicamentos para doenças antes consideradas incuráveise multiplicar bens e produtos cujo acesso era restrito a poucos pri-vilegiados. Tudo isso porque QUÍMICA É VIDA.

Química: Ciência sempre Presente

A química está na base do desenvolvimento econômico etecnológico. Da siderurgia à indústria da informática, das artes àconstrução civil, da agricultura à indústria aeroespacial, não háárea ou setor que não utilize em seus processos ou produtos alguminsumo de origem química. Com alto grau de desenvolvimento

cientíco e tecnológico, a indústria química transforma elementos presentes na natureza em produtos úteis ao homem. Substânciassão modicadas e recombinadas, através de avançados processos, para gerar matérias-primas que serão empregadas na formulaçãode medicamentos, na geração de energia, na produção de alimen-tos, na puricação da água, na fabricação de bens como automó-veis e computadores, na construção de moradias e na produçãode uma innidade de itens, como roupas, utensílios domésticos eartigos de higiene que estão no dia-a-dia da vida moderna.

A Química da Água Pura

A água é a substância química mais abundante em nosso pla-neta.

Ela cobre três quartos da superfície da terra. Mas apenas uma pequena parte desse volume é potável e está próxima aos centrosurbanos. Sem a química, seria impossível assegurar à populaçãoo abastecimento de água. É através de processos químicos que a

água imprópria ao consumo é transformada em água pura, límpida,sem contaminantes. O dióxido de cloro, por exemplo, é utilizado para oxidar detritos e destruir microrganismos. O cloreto de ferro eo sulfato de alumínio absorvem e precipitam a sujeira em suspen-são, eliminando também cor, gosto e odores. O carbono ativo re-tém micro poluentes e detergentes. Soda e cal neutralizam a acidezda água. É a indústria química que fornece esses e outros produtos, permitindo ao homem continuar a usufruir de um elemento essen-cial à vida: água pura e saudável.

A Química que Alimenta

Como alimentar uma população em constante crescimento

sem esgotar os recursos naturais do solo? A resposta é dada pelaquímica. É através de produtos químicos que se fertiliza a terra,conservando e aumentando o seu potencial produtivo. A reposiçãode elementos como o nitrogênio, fósforo, potássio e cálcio, entreoutros, retirados pela ação de chuvas, ventos, queimadas e cons-tantes colheitas, é fundamental para manter a produtividade da ter-ra. Sem os fertilizantes químicos, áreas esgotadas ou impróprias àagricultura teriam sido abandonadas, com consequente queda na produção de alimentos. Mais: novas áreas agrícolas teriam de ser abertas, reduzindo as reservas de matas e orestas. Também osdefensivos químicos têm um importante papel nessa tarefa. Comeles, o agricultor garante a qualidade dos alimentos, a produtivida-de das plantações e evita a disseminação de doenças. Na pecuária,

os medicamentos veterinários preservam a saúde dos rebanhos,evitam epidemias e aumentam a produtividade. A química, comose vê, é fértil em soluções que possam ajudar o homem a vencer ofantasma da fome.

A Química da Saúde

A química está presente em praticamente todos os medica-mentos modernos. Sem ela, os cientistas não poderiam sintetizar novas moléculas, que curam doenças e fortalecem a saúde huma-na. Mas a aplicação da química vai além dos medicamentos. Elacerca o homem de outros cuidados que prolongam e protegem avida. Fornecedor de uma quantidade fantástica de produtos bási-cos para outras indústrias, o setor químico também desenvolveumatérias-primas especícas para a medicina. Válvulas cardíacas, próteses anatômicas, seringas descartáveis, luvas cirúrgicas, reci- pientes para soro, tubos exíveis e atóxicos e embalagens para co-leta e armazenamento de sangue são apenas alguns dos exemplosdos produtos de origem química que revolucionaram a medicina.Hospitais, clínicas, laboratórios, enfermarias e unidades de terapiaintensiva têm na química uma parceira indispensável. Os moder-nos equipamentos utilizados em cirurgias ou diagnósticos foramfabricados com matérias-primas químicas. Avançados desinfetan-tes combatem o risco de infecções. Reagentes aceleram o resultadode exames laboratoriais. Na medicina, mais do que em qualquer

outra atividade, ca patente que química é vida.

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A Química do Dia a Dia

A química nos acompanha 24 horas por dia. Ela está presenteem praticamente todos os produtos que utilizamos no dia-a-dia. Do

sosticado computador à singela caneta esferográca, do possanteautomóvel ao carrinho de brinquedo, não há produto que não uti-lize matérias-primas fornecidas pela indústria química. Teclados,gabinetes e disquetes dos computadores, para car apenas em al-guns exemplos, são moldados em resinas plásticas. No automóvel,há uma lista enorme de produtos de origem química: volantes, pai-néis, forração, bancos, ação elétrica encapada com isolantes plás-ticos, mangueiras, tanques de combustível, para-choques e pneussão apenas alguns desses itens. A maioria dos alimentos chegouàs nossas mãos em embalagens desenvolvidas pela química. Emnossas roupas, há bras sintéticas e corantes de origem química.Em nossa casa, há uma innidade de produtos fornecidos, dire-ta ou indiretamente, pela indústria química: a tinta que reveste as paredes, potes e brinquedos em plástico, tubos para condução deágua e eletricidade, tapetes, carpetes e cortinas. Isso sem falar noscomponentes químicos das máquinas de lavar roupas e louças, nageladeira, no microondas, no videogame e no televisor. Nos produ-tos que utilizamos em nossa higiene pessoal e na limpeza da casatambém podemos perceber a presença da química. É só prestar atenção. Nosso cotidiano seria realmente muito mais difícil sem aquímica. É para ajudar o homem a ter mais saúde, mais conforto,mais lazer e mais segurança que a indústria química investe dia-a--dia em tecnologia, em processos seguros e no desenvolvimento denovos produtos. O resultado é o progresso.

A Química dos Novos Materiais

Um dos principais ramos industriais da química é o segmento petroquímico. A partir do eteno, obtido da nafta derivada do pe-tróleo ou diretamente do gás natural, a petroquímica dá origema uma série de matérias-primas que permite ao homem fabricar novos materiais, substituindo com vantagens a madeira, peles deanimais e outros produtos naturais. O plástico e as bras sintéticassão dois desses produtos. O polietileno de alta densidade (PEAD),o polietileno de baixa densidade (PEBD), o polietileno tereftalato(PET), o polipropileno (PP), o poliestireno (PS), o policloreto devinila (PVC) e o etileno acetato de vinila (EVA) são as principaisresinas termoplásticas. Nas empresas transformadoras, essas resi-nas darão origem a autopeças, componentes para computadores e para as indústrias aeroespacial e eletroeletrônica, a garrafas, cal-

çados, brinquedos, isolantes térmicos e acústicos, enm, a tantositens que ca difícil imaginar o mundo, hoje, sem o plástico, tantase tão diversas são as suas aplicações. Os produtos das centrais pe-troquímicas também são utilizados para a produção, entre outros,de etilenoglicol, ácido tereftálico, dimetiltereftalato e acrilonitrila,matérias-primas para a produção dos os e bras de poliéster, denáilon, acrílicos e do elastano. As bras sintéticas, em associaçãoou não com bras naturais como o algodão e a lã, são transfor -madas em artigos têxteis e em produtos utilizados por diferentesindústrias, como a de pneumáticos, por exemplo. E, a cada dia,surgem novas aplicações para as bras sintéticas e para as resi-nas termoplásticas. Resultado: maior produção, menores preços emaior facilidade de acesso da população aos bens de consumo,

gerando mais qualidade de vida.

A Química Desenha o Futuro

Veículos totalmente recicláveis, construídos com materiaismais resistentes, porém mais leves do que o aço. Moradias segu-

ras e confortáveis, erguidas rapidamente e a um custo mais baixo.Produtos que, ao entrar em contato com o solo, são degradados e setransformam em substâncias que ajudam a recuperar a fertilidadeda terra. Plantações de vegetais que produzem plásticos. Combus-tíveis de alto rendimento energético e não poluentes. Medicamen-tos ainda mais ecazes. Substâncias capazes de tornar inertes osesgotos de toda uma cidade. Recuperação de áreas devastadas por séculos de exploração. Sonhos? Não para a química, uma ciênciaque constantemente amplia as fronteiras do conhecimento. Voltada para o futuro, a indústria química investe grande parte do seu fa-turamento em pesquisa e desenvolvimento. Foi a indústria quími-ca que, com as bras sintéticas, permitiu ao setor têxtil ampliar a produção e baratear os preços das roupas. Com os plásticos, foramcriadas embalagens que conservam alimentos e remédios por lon-gos períodos, tubos resistentes à corrosão e peças e componentesutilizados pelas mais diferentes indústrias. Isto para car apenasem alguns exemplos. Da mesma forma, será a indústria químicaque facilitará ao homem desenvolver processos e materiais que lhe permitirão assegurar alimento, moradia e conforto às novas gera-ções. Muito do futuro do homem e do planeta está sendo desenha-do hoje pela química.

A Química Responsável

Evitar ou controlar o impacto causado pelas atividades hu-manas ao meio ambiente é uma preocupação mundial. Como emmuitas outras atividades, a fabricação de produtos químicos en-

volve riscos. Mas a indústria química, apontada por muitos anoscomo vilã nas agressões à natureza, tem investido em equipamen-tos de controle, em novos sistemas gerenciais e em processos tec-nológicos para reduzir ao mínimo o risco de acidentes ecológicos.Um exemplo da aplicação dessa nova visão é o Programa AtuaçãoResponsável®, coordenado em âmbito nacional pela AssociaçãoBrasileira da Indústria Química - ABIQUIM. O Programa AtuaçãoResponsável estabelece procedimentos de melhoria contínua emvários campos de atividade da indústria, com destaque para a re-dução na emissão de euentes, controle de resíduos, saúde e segu-rança no trabalho e preparação para o atendimento a emergências.Todo o ciclo de vida de um produto químico é detidamente analisa-do para evitar qualquer risco ao meio ambiente, mesmo quando a

embalagem é descartada pelo consumidor. Euentes e resíduos sãotratados até se tornarem inertes. Sosticados equipamentos de con-trole ambiental estão em operação em várias empresas. Equipessão constantemente treinadas para atuarem prontamente em casode acidentes com produtos químicos, evitando riscos ao homem eao meio ambiente. A indústria química trabalha, investe e pesquisa para jogar limpo com a natureza. Um jogo em que todos ganham.

Matérias e suas propriedades físicas.

Tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no espaço pode ser denido como sendo matéria. Toda matéria é formada por peque-nas partículas, designadas átomos. Segundo a teoria atômica de

Dalton podemos denir que:

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- A matéria é constituída de pequenas partículas esféricas, ma-ciças e indivisíveis, denominadas de átomos.

- Elemento químico é composto de um conjunto de átomoscom as mesmas massas e tamanhos.

- Elementos químicos diferentes indicam átomos com massas,tamanhos e propriedades diferentes.

- Substâncias diferentes são resultantes da combinação de áto-mos de elementos diversos.

- A origem de novas substâncias está relacionada ao rearranjodos átomos, uma vez que eles não são criados e nem destruídos.

A madeira, a argila, a água, o ferro são exemplos de matéria, podemos vê-los e tocá-los, mas existem matérias que não podemser vistas e nem sentidas, é o caso do ar que respiramos e queenche nossos pulmões. O calor que sentimos, as cores, os nossossentimentos, os sonhos, nenhum deles é matéria, já que não sãomateriais.

Através da matéria podemos dar origem a materiais (objetos).Exemplicando seria assim: com um pedaço de madeira o car -

pinteiro faz um móvel. Ao relacionarmos matéria com o exemplo,caria assim:Madeira – matériatábua – corpomesa – objetoSurge assim outra denição, a de corpo e objeto: Corpo é

qualquer porção limitada de matéria e objeto, é aquilo que o corpose transforma quando é trabalhado.

Mais exemplos: o escultor usa um pedaço de mármore (corpo) para fazer uma estátua (objeto). O ourives faz um anel (objeto), deuma barra (corpo) de ouro (matéria).

São as propriedades da matéria observadas em qualquer corpo, independente da substância de que ele é feito.

Extensão: Propriedade que a matéria tem de ocupar um lugar no espaço. O volume mede a extensão de um corpo.

O espaço da estante fcou totalmente preenchido pelos livros.

Inércia: propriedade que a matéria tem em permanecer nasituação em que se encontra, seja em movimento, seja em repouso.Quanto maior for a massa de um corpo, mais difícil alterar seumovimento, e maior a inércia. A massa mede a inércia de um corpo.

Impenetrabilidade: Dois corpos não podem ocupar,simultaneamente o esmo lugar no espaço.

O ar existente no interior do copo impede a entrada da

água a ponto de molhar o papel.

Compressibilidade: propriedade da matéria que consiste emter volume reduzido quando submetida a determinada pressão.

Compressibilidade do ar

Elasticidade: Propriedade que a matéria tem de retornar seuvolume inicial - após cessada a força que causa a compressão.

Elasticidade do ar

Divisibilidade: Propriedade que a matéria tem se reduzir-seem partículas extremamente pequenas.

Divisibilidade da matéria

Indestrutibilidade: A matéria não pode ser criada nemdestruída, apenas transformada.

Ao ser queimada a matéria se transforma em gases,fumaça e cinzas.

Propriedades Específcas da Matéria

São as propriedades que variam conforme as substâncias deque a matéria é feita.

Cor: Diferentes materiais apresentam diferentes cores.

As cores características de cada substância.

Dureza: É denida pela resistência que a superfície oferecequando riscada por outro material. A substância mais dura que seconhece é o diamante, usado para cortar e riscar materiais comoo vidro.

O papel é mais duro que o grate, que se desgasta ao serriscado pelo papel.

Brilho: É a propriedade que faz com que os corpos reitam aluz de modo diferente.

Maleabilidade: Propriedade que permite à matéria ser moldada. Existem materiais maleáveis e não maleáveis.

Ductilidade: Propriedade que permite transformar materiaisem os. Um exemplo é o cobre, usado em forma de os eminstalações elétricas e o ferro na fabricação de arames.

Por ser um bom condutor de eletricidade, o cobre é usadocomo o que conecta os aparelhos as tomadas.

Densidade: é também chamada de massa especíca de umasubstância, pe a razão (d) entre a massa dessa substância e ovolume por ela ocupado.

A diferença na densidade permite que os corpos bóiem -o homem e o iceberg. A água quando congelada aumenta devolume.

Magnetismo: Algumas substâncias têm a propriedade deserem atraídas por ímãs, são as substâncias magnéticas.

Os diversos elementos e substâncias conhecidas podem ser classicados de várias formas diferentes. Uma classicaçãoimportante em termos de propriedades elétricas é a de metais,

isolantes e semicondutores.

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Esta classicação tem grande importância na engenhariae na física de dispositivos. Os metais, como se sabe, são bonscondutores de eletricidade enquanto os isolantes não a conduzem.Os semicondutores, por outro lado, possuem comportamento

intermediário, conduzindo ou não a corrente elétrica em funçãodas condições de operação. Além desta classicação, há tambémuma outra que diz respeito ao modo como os átomos ou moléculasestão arranjados ou distribuídos no material. Materiais nos quaisos átomos ou moléculas se distribuem de forma organizada eregular por todo o material, são classicados como materiaiscristalinos ou simplesmente cristais, ou ainda sólidos. Estaúltima designação não se refere ao estado físico do material(vapor, líquido ou sólido), mas sim ao fato de que sua estruturaatômica se acha na forma de um sólido geométrico, tal qual umcubo por exemplo. Esta organização interna dos átomos em umcristal é responsável por uma série de propriedades importantesem aplicações industriais. Os materiais sem organização atômicainterna denida, são chamados amorfos. Exemplos de materiais

amorfos muito utilizados são o vidro e plásticos em geral. Ossemicondutores, além de suas propriedades elétricas dependentesdas condições de operação, também são materiais cristalinos ousólidos. Estas duas características combinadas conferem à estesmateriais uma grande importância tecnológica. Os semicondutoressão os responsáveis por toda a moderna tecnologia eletrônica,estando presentes em praticamente todos os aparelhos eletro-eletrônicos que conhecemos, desde um simples rádio a pilha até osmais sosticados computadores.

Materiais cristalinos

Os materiais cristalinos, além de diversas propriedades

interessantes, podem ser processados em laboratório com elevadograu de pureza. Sua estrutura cristalina pode ser reproduzida atravésde técnicas especiais conhecidas como técnicas de crescimentode cristais. Embora possa parecer estranho à primeira vista, oconceito envolvido nessas técnicas de crescimento é simples.Vamos ver a seguir um exemplo de cristal bem conhecido e que pode ser crescido até mesmo em casa, sem nenhum equipamentososticado.

Cloreto de Sódio

O cloreto de sódio (NaCl) ou sal de cozinha comum, possuiestrutura cristalina cúbica, isto é, os átomos do Cloro e do Sódioestão arranjados na forma de um cubo, como mostra a gura

abaixo. Este cubo chama-se célula unitária do NaCl. Qualquer porção de NaCl pode ser pensada como uma pilha destes cubosunitários colocados lado a lado e uns sobe os outros. A aresta docubo é designada como parâmetro da rede cristalina do material.Em termos matemáticos, um cristal é descrito por uma rede de pontos geométricos que satisfazem certas operações de simetria,tais como reexão, translação e rotação. Esta rede é conhecidacomo rede de Bravais, em homenagem ao cientista que sistematizouestes conceitos. Existem vários materiais que se cristalizam com omesmo tipo de estrutura do NaCl, isto é, cúbica. Ocorre entretantoque, dentro do cubo unitário, os átomos podem estar dispostosde modo diferente, conduzindo à estruturas cúbicas diferentes. O NaCl, possui estrutura cúbica de face centrada ( fcc- face centered

cubic), havendo ainda estruturas cúbicas simples ( sc - simple

cubic) e estruturas cúbicas de corpo centrado (bcc - body centered

cubic). Na realidade o modo correto para descrever um cristal,vem do conceito de rede de Bravais. A cada pondo geométricoda rede de Bravais, associa-se um ou mais átomos, que formam

a base química do cristal. É desse modo que se formam os váriostipos de estruturas cristalinas cúbicas, além de outras formasgeométricas. Por este motivo, na literatura cientíca, sempre quese faz referência a algum tipo de cristal, é usual mencionar algummaterial com estrutura conhecida. Por exemplo, sempre que se falada estrutura do telureto de chumbo (PbTe), é conveniente falarmosque sua estrutura é cúbica como a do NaCl.

Estrutura Cristalina cúbida do NaCl.As esferas maiores representam o Cloro (Cl) e as menores o

Sódio (Na).

Como os cristais possuem formas geométricas bem denidasé possível adotar-se eixos coordenados de forma a especicar aorientação cristalina do material. No caso do NaCl representadona gura acima, podemos adotar como eixos coordenados, x,y, z, as arestas do cubo. Desta forma pode-se estabelecer que adireção cristalina (100), representa a direção perpendicular à face

do cubo e a direção (111), representa a direção da diagonal maior do cubo. Esta forma de indicar as direções em um cristal deverespeitar algumas regras e os índices numéricos são chamadosde índices de Miller. Além de facilitar o estudo do materiale suas propriedades, esta indexação tem grande importância prática. No processamento de semicondutores, como o Silício, para a confecção de dispositivos eletrônicos, o conhecimento dadireção cristalina do material é muito importante. Os processosde fabricação dependem de procedimentos físico-químicos cujocomportamento ou eciência, variam com a orientação do cristal.Quando um fabricante de microprocessadores precisa comprar suamatéria prima, ou seja, lâminas de Silício, ele precisa especicar adireção cristalina dessas lâminas, caso contrário sua produção de“chips” pode ser seriamente comprometida.

Crescimento de cristais

Vamos agora ver como se pode crescer um cristal.Inicialmente vamos retomar nosso exemplo do NaCl ou sal decozinha. Obviamente você sabe que o NaCl pode ser dissolvido naágua, formando uma solução líquida. Na linguagem dos químicos,a água é chamada de solvente e o sal de soluto. Podemos então preparar em um copo comum, uma solução supersaturada de NaCl.Isto signica ir dissolvendo aos poucos o sal na água, até que emdado momento, não conseguimos mais dissolver sal. A quantiade sal extra que não pode mais ser dissolvida pela água, cadepositada no fundo do copo. Esta saturação depende basicamente

do solvente, do soluto e da temperatura da solução.

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Se aquecermos a água, aquele sal extra do fundo do copo vaiser dissolvido, mas assim que a temperatura voltar ao normal, oexcesso volta a se depositar no fundo do copo. Não precisamosfazer isto. Nossa solução saturada na temperatura ambiente já

serve aos nossos propósitos. É importante você mexer bem asolução, para se certicar de que realmente cou saturada. Agoravocê deve ltrá-la com um coador de papel, desses utilizados paracafé, para eliminar o excesso de sal não dissolvido. Feito isto, providencie algum tipo de tampa para o copo. Pode ser até mesmoum pedaço de lme plástico utilizado na embalagem de alimentoscongelados. Faça alguns furos nesta tampa de modo que possahaver evaporação da água. Guarde o copo tapado em um lugar fresco, onde não haja muita variação de temperatura e deixo-oem repouso. Você precisa ser paciente. Este tipo de crescimentode cristal é bastante lento. Após vários dias, você poderá notar pequenos grãos de sal depositados no fundo do copo. Se você for paciente, poderá deixar o crescimento prosseguir e a medida quea água for se evaporando, os cristais no fundo do copo, ou até

mesmo, nas paredes do copo irão crescer. Se você tiver usado águalimpa (o ideal seria destilada) e deixado o experimento em repousoem lugar adequado, irá obter alguns belos cristais cúbicos de NaCl.

A explicação é simples. Sua solução inicial estava saturada.A medida que a água vai se evaporando e, portanto, diminuindoa quantidade de água no copo, o NaCl vai se precipitar na formade um cristal cúbico microscópico. Com a evaporação continuadada água, mais NaCl irá se precipitar. Mas a precipitação ocorrerá preferencialmente sobre o NaCl que já estiver cristalizado e portanto atuando como se fosse uma semente para que mais NaClse cristalize. A tendência natural do NaCl é cristalizar-se na formacúbica. Se lhe é oferecida uma superfície ou material com o mesmoarranjo atômico cúbico, ele vai encontrar mais facilidade de sedepositar sobre este material e não sobre outro lugar qualquer.

2. NÚMERO ATÔMICO, NÚMERO DE MASSA, ISÓTOPOS, MASSA ATÔMICA.

O átomo é a menor partícula que ainda caracteriza umelemento químico. Ele apresenta um núcleo com carga positiva (Zé a quantidade de prótons e “E” a carga elementar) que apresentaquase toda sua massa (mais que 99,9%) e Z elétrons determinandoo seu tamanho. Até ns do século XIX, era considerado a menor

porção em que se poderia dividir a matéria.

Mas nas duas últimas décadas daquele século, as descobertasdo próton e do elétron revelaram o equívoco dessa ideia.Posteriormente, o reconhecimento do nêutron e de outras partículassubatômicas reforçou a necessidade de revisão do conceito de

átomo.

Os atomistas na antiga Grécia Os atomistas, encabeçados por Demócrito e pelo seu professor

Leucipo, pensavam que a matéria era constituída por partículasminúsculas e invisíveis, os átomos (A-tomo),”Sem divisão”.Achavam eles que se dividíssemos e voltássemos a dividir, algumavez o processo havia de parar. Para Demócrito, a grande variedadede materiais na natureza provinha dos movimentos dos diferentestipos de átomos que, ao se chocarem, formavam conjuntos maioresgerando diferentes corpos com características próprias. Algumasideias de Demócrito sobre os átomos:

- Água: formada por átomos ligeiramente esféricos (a água

escoa facilmente).- Terra: formada por átomos cúbicos (a terra é estável e sólida).- Ar: formado por átomos em movimento turbilhonantes (o ar

se movimenta - ventos).- Fogo: formado por átomos pontiagudos (o fogo fere).- Alma: formada pelos átomos mais lisos, mais delicados e

mais ativos que existem.- Respiração: era considerada troca de átomos, em que átomos

novos substituem átomos usados.- Sono: desprendimento de pequeno número de átomos do

corpo.- Coma: desprendimento de médio número de átomos do

corpo.

- Morte: desprendimento de todos os átomos do corpo e daalma. Os fundamentos de Demócrito para os átomos foram tomando

corpo com o passar do tempo. Epicuro (341 a.C. - aproximadamente270 a.C.) complementou suas ideias ao sugerir que haveria umlimite para o tamanho dos átomos, justicando assim, a razão deserem invisíveis. Mas, ainda assim, a teoria mais defendida era ade Aristóteles que acreditava que a matéria seria constituída deelementos da natureza como fogo, água, terra e ar que misturadosem diferentes proporções, resultariam em propriedades físico-químicas diferentes.

Modelo de Dalton

John Dalton, em 1803, tentando explicar o comportamento

dos diversos gases da atmosfera e das misturas gasosas, retomoua hipótese atômica. Assim como Leucipo, Demócrito e Epicuro,Dalton acreditava que a matéria seria constituída por átomosindivisíveis e espaços vazios. Ele imaginou o átomo como uma pequena esfera, com massa denida e propriedades características.Dessa forma, todas as transformações químicas podiam ser explicadas pelo arranjo de átomos. Toda matéria é constituída por átomos. Esses são as menores partículas que a constituem; sãoindivisíveis e indestrutíveis, e não podem ser transformados emoutros, nem mesmo durante os fenômenos químicos. Os átomosde um mesmo elemento químico são idênticos em massa e se

comportam igualmente em transformações químicas.

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As transformações químicas ocorrem por separação e união deátomos. Isto é, os átomos de uma substância que estão combinadosde um certo modo, separam-se, unindo-se novamente de uma outramaneira.

O modelo atômico de Thomson O britânico Joseph John Thomson descobriu os elétrons

em 1897 por meio de experimentos envolvendo raios catódicosem tubos de crookes. O tubo de crookes consiste-se em umaampola que contém apenas vácuo e um dispositivo elétrico quefaz os elétrons de qualquer material condutor saltar e formar feixes, que são os próprios raios catódicos. Thomson, ao estudar os raios catódicos, descobriu que estes são afetados por camposelétrico e magnético, e deduziu que a deexão dos raios catódicos por estes campos são desvios de trajetória de partículas muito pequenas de carga negativa, os elétrons. Thomson propôs que o

átomo era, portanto, divisível, em partículas carregadas positivae negativamente, contrariando o modelo indivisível de átomo proposto por Dalton (e por atomistas na Antiga Grécia). O átomoconsistiria de vários elétrons incrustados e embebidos em umagrande partícula positiva, como passas em um pudim. O modeloatômico do “pudim com passas” permaneceu em voga até adescoberta do núcleo atômico por Ernest Rutherford.

O modelo atômico de Rutherford Em 1911, realizando experiências de bombardeio de lâminas

de ouro com partículas alfa (partículas de carga positiva, liberadas por elementos radioativos), Rutherford fez uma importante

constatação: a grande maioria das partículas atravessavadiretamente a lâmina, algumas sofriam pequenos desvios eoutras, em número muito pequeno (uma em cem mil), sofriamgrandes desvios em sentido contrário. A partir dessas observações,Rutherford chegou às seguintes conclusões:

- No átomo existem espaços vazios; a maioria das partículas oatravessava sem sofrer nenhum desvio.

- No centro do átomo existe um núcleo muito pequeno e denso;algumas partículas alfa colidiam com esse núcleo e voltavam, sematravessar a lâmina.

- O núcleo tem carga elétrica positiva; as partículas alfa que passavam perto dele eram repelidas e, por isso, sofriam desvio emsua trajetória.

Pelo modelo atômico de Rutherford, o átomo é constituído por um núcleo central, dotado de cargas elétricas positivas(prótons), envolvido por uma nuvem de cargas elétricas negativas(elétrons). Rutherford demonstrou, ainda, que praticamentetoda a massa do átomo ca concentrada na pequena região donúcleo. Dois anos depois de Rutherford ter criado o seu modelo,o cientista dinamarquês Niels Bohr o completou, criando o quehoje é chamado modelo planetário. Para Bohr, os elétrons giravamem órbitas circulares, ao redor do núcleo. Depois desses, novosestudos foram feitos e novos modelos atômicos foram criados.O modelo que representa o átomo como tendo uma parte centralchamado núcleo, contendo prótons e nêutrons, serve para explicar

um grande número de observações sobre os materiais.

O modelo atômico de Niels Bohr e a mecânica quânticaO modelo planetário de Niels Bohr foi um grande avanço

para a comunidade cientíca, provando que o átomo não eramaciço. Segundo a Teoria Eletromagnética, toda carga elétrica

em movimento em torno de outra, perde energia em forma deondas eletromagnéticas. E justamente por isso tal modelo geroucerto desconforto, pois os elétrons perderiam energia em formade ondas eletromagnéticas, connando-se no núcleo, tornandoa matéria algo instável. Bohr, que trabalhava com Rutherford, propôs o seguinte modelo: o elétron orbitaria o núcleo em órbitasestacionárias, sem perder energia. Entre duas órbitas, temos aszonas proibidas de energia, pois só é permitido que o elétron estejaem uma delas. Ao receber um quantum, o elétron salta de órbita,não num movimento contínuo, passando pela área entre as órbitas(daí o nome zona proibida), mas simplesmente desaparecendo deuma órbita e reaparecendo com a quantidade exata de energia. Seum pacote com energia insuciente para mandar o elétron paraórbitas superiores encontrá-lo, nada ocorre. Mas se um fóton com aenergia exata para que ele salte para órbitas superiores, certamenteo fará, depois, devolvendo a energia absorvida em forma de ondaseletromagnéticas.

Estrutura Se o núcleo de um átomo fosse do tamanho de um limão com

um raio de 3 cm, os elétrons mais afastados estariam cerca de 3km de distância. Os cientistas, por meio de técnicas avançadas, já perceberam a complexidade do átomo. Já comprovaram a presençade inúmeras partículas em sua constituição e desvendaram o

comportamento dessas partículas. Mas para construir algunsconceitos que ajudam a entender a química do dia-a-dia, omodelo de átomo descrito por Rutherford-Bohr é suciente. Naconstituição dos átomos predominam os espaços vazios. O núcleo,extremamente pequeno, é constituído por prótons e nêutrons. Emtorno dele, constituindo a eletrosfera, giram os elétrons.

O diâmetro da eletrosfera de um átomo é de 10,000 a 100,000vezes maior que o diâmetro de seu núcleo, e sua estrutura interna pode ser considerada , para efeitos práticos, oca; pois paraencher todo este espaço vazio de prótons e nêutrons (ou núcleos)necessitaríamos de um bilhão de milhões de núcleos… O átomode hidrogênio é constituído por um só próton com um só elétrongirando ao seu redor. O hidrogênio é o único elemento cujo átomo

pode não possuir nêutrons.O elétron e o próton possuem, respectivamente, carga

negativa e carga positiva, porém não a mesma massa. O próton é1836,11 vezes mais massivo que o elétron. Usando, como exemplohipotético, um átomo de vinte prótons e vinte nêutrons em seunúcleo, e este estando em equilíbrio eletrodinâmico, terá vinteelétrons orbitando em suas camadas exteriores. Sua carga elétricaestará em perfeito equilíbrio eletrodinâmico, porém 99,97% desua massa encontrar-se-á no núcleo. Apesar do núcleo conter praticamente toda a massa, seu volume em relação ao tamanho doátomo e de seus orbitais é minúsculo. O núcleo atômico mede emtorno de (1 fm) centímetros de diâmetro, enquanto que o átomomede cerca de centímetros (100 pm).

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Principais características das partículas fundamentais Massa Determinar a massa de um corpo signica comparar a

massa deste corpo com outra tomada como padrão. A unidade demassa tomada como padrão é o grama (g). Mas nós muitas vezesutilizamos o Quilograma, que equivale a 1000 vezes a massa de 1g. Um exemplo disso é quando se diz que a massa de uma pessoa é45 vezes a massa correspondente à do quilograma.

Ou ainda: 45 kg = 45 x 1000 g = 45 000 g Como as partículas que constituem o átomo são extremamente

pequenas, uma unidade especial teve que ser criada para facilitar adeterminação de suas massas. Essa unidade, denominada unidadede massa atômica, é representada pela letra u.

1 u equivale a aproximadamente 1,66 · 10−27 kg.

As massas do próton e do nêutron são praticamente iguais:medem cerca de 1 unidade de massa atômica. A massa do elétroné 1836 vezes menor que a do próton: essa massa é desprezível, porém é errado dizer que o elétron é desprovido dela.

Carga elétrica: O elétron é uma partícula dotada decarga elétrica negativa. A sua carga, que foi determinadaexperimentalmente em 1908, equivale a uma unidade de cargaelétrica (1 ue). A carga do próton é igual à do elétron, só que desinal contrário. O próton tem carga elétrica positiva. O nêutron não possui carga elétrica, como o seu nome indica, ele é neutro.

Interação atômica: Se tivermos dois átomos hipotéticos, cuja

carga elétrica seja neutra, presume-se que estes não se afetarãomutuamente por causa da neutralidade da força eletromagnéticaentre si. A distribuição de cargas no átomo se dá de forma diversa.A carga negativa é externa, a carga positiva é interna, isto ocorre por que os elétrons orbitam o núcleo. Quando aproximamos doisátomos, mesmo estando em perfeita neutralidade interna, estes serepelem, se desviam ou ricocheteiam. Exemplo típico ocorre noelemento hélio (He) onde seus átomos estão em eterno movimentode mútuo ricochete. Em temperatura ambiente, o gás hélio temno movimento de seus átomos um rápido ricochete. Ao diminuir a temperatura, o movimento oscilatório diminui, o volume camenor e a densidade aumenta. Chegaremos teoricamente num ponto em que o movimento de ricochete diminuirá tanto que nãose poderá mais retirar energia deste. A este nível térmico, damos o

nome de zero absoluto, este é –273,15 °C.

Força de Van der Waals A carga eletrônica não se distribui de maneira uniforme,

algumas partes da superfície atômica são menos negativas queoutras. Em função disto, a carga positiva que se encontra no interior do átomo inltrar-se-á pelas áreas menos negativas externas, por isso haverá uma débil atração eletrostática entre os dois átomoschamada de força de Van der Waals. Em baixíssima temperatura,os átomos de hélio movem-se muito lentamente, seu ricochetediminui a tal grau que é insuciente para vencer as forças de Vander Waals, como o átomo de hélio é altamente simétrico, por estemotivo as forças atuantes neste elemento são muito fracas.

A contração do hélio ocorre e este acaba por se liquefazer a 4,3 graus acima do zero absoluto. Nos demais gases presentesna natureza sua distribuição de cargas é menos simétrica que nohélio, as forças de Van der Waals são maiores ocasionando umaliquefação em temperaturas maiores.

Atração atômica Nas regiões externas dos átomos, a distribuição eletrônica

se dá em camadas, sua estrutura apresenta a estabilidade máximase estas estiverem completas. Com exceção do hélio e outroselementos com estabilidade e simetria semelhante, geralmente acamada mais exterior do átomo é incompleta, ou podem possuir excesso de elétrons. Em função disto pode haver a transferênciade um ou dois elétrons do átomo em que estão em excesso, parao átomo em que estão em falta, deixando as camadas externasde ambos em equilíbrio. O átomo que recebe elétrons ganhacarga negativa, e o que perdeu não equilibra totalmente suacarga nucléica, positiva. Ocorre então o aglutinamento atômico.Existe ainda o caso de dois átomos colidirem. Ocorrendo, há ocompartilhamento eletrônico entre ambos que passam a ter suascamadas mais externas completas desde que permaneçam emcontato.

Elementos químicos conhecidos É importante ter em mente que, átomo, é uma entidade

elementar. O conjunto de átomos que apresentam o mesmonúmero atômico (Z) é chamado de elemento químico. É possívelter aproximadamente 10 sextilhões de átomos em uma casa (oalgarismo 1 e 22 zeros à direita. Ex.: Ao procurar pelo Carbonona Tabela Periódica, você deve saber que está procurando peloElemento Carbono e não pelo átomo de Carbono.

Estado físico do elemento nas Condições Normais de

Temperatura e Pressão (CNTP)

- aqueles com o número atômico em preto são sólidos nasCNTP.

- aqueles com o número atômico em verde são líquidos nasCNTP;

- aqueles com o número atômico em vermelho são gases nasCNTP;

- aqueles com o número atômico em cinza têm estado físicodesconhecido.

Ocorrência natural

- Borda sólida indica existência de isótopo mais antigo que aTerra (elemento primordial).

- Borda tracejada indica que o elemento surge do decaimentode outros.

- Borda pontilhada indica que o elemento é produzidoarticialmente (elemento sintético).

- A cor mais clara indica elemento ainda não descoberto.

Moléculas Uma vez partilhados eletronicamente os átomos podem possuir

entre si uma ligação tão forte que para separá-los é necessária umaquantidade razoável de energia, portanto, permanecem juntos.

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Estas combinações são chamadas de moléculas, nomederivado do latim que signica pequeno objeto. Nem sempre doisátomos em contato são sucientes para ter estabilidade, havendonecessidade de uma combinação maior para tê-la. Para formar uma molécula de hidrogênio são necessários dois átomos desteelemento, uma molécula de oxigênio, necessita de dois átomos deoxigênio, e assim sucessivamente.

Para a formação de uma molécula de água são necessáriosdois átomos de hidrogênio e um de oxigênio; metano, necessita deum átomo de carbono e quatro de hidrogênio; dióxido de carbono(bióxido), um carbono, e dois oxigênios e assim sucessivamente.Existem casos de moléculas serem formadas por uma grandequantidade de átomos, são as chamadas macromoléculas. Istoocorre principalmente com compostos de carbono, pois o átomode carbono pode partilhar elétrons com até quatro elementosdiferentes simultaneamente. Logo, pode ser possível a constituiçãode cadeias, anéis, e ligações entre estas moléculas longas, que sãoa base da chamada química orgânica.

Essa é a base das moléculas que caracterizam o tecido vivo, ouseja, a base da vida. Quanto maior a molécula e menos uniforme adistribuição de sua carga elétrica, mais provável será a reunião demuitas moléculas e a formação de substâncias líquidas ou sólidas.Os sólidos são mantidos fortemente coesos pelas interaçõeseletromagnéticas dos elétrons e prótons e entre átomos diferentese entre moléculas diferentes. Em algumas ligações atômicas ondeos elétrons podem ser transferidos formam-se os chamados cristais(substâncias iônicas). Nestes, os átomos podem estar ligados emmuitos milhões, formando padrões de grande uniformidade. Noátomo, sua interação nuclear diminui à medida que aumenta adistância. As moléculas da água por exemplo são chamadas deaguacormicas.

A teoria atômica de Dalton pode condensar-se nos seguintes princípios:- os átomos são partículas reais, descontínuas e indivisíveis de

matéria, e permanecem inalterados nas reações químicas;- os átomos de um mesmo elemento são iguais e de peso

invariável;- os átomos de elementos diferentes são diferentes entre si;- na formação dos compostos, os átomos entram em proporções

numéricas xas 1:1, 1:2, 1:3, 2:3, 2:5 etc.;- o peso do composto é igual à soma dos pesos dos átomos dos

elementos que o constituem.

Embora fundada em alguns princípios inexatos, a teoriaatômica de Dalton, por sua extraordinária concepção, revolucionou

a química moderna. Discute-se ainda hoje se ele teia emitido essateoria em decorrência de experiências pessoais ou se o sistemafoi estabelecido a priori, baseado nos conhecimentos divulgadosno seu tempo. Seja como for, deve-se ao seu gênio a criação, em bases cientícas, da primeira teoria atômica moderna. Dalton,Avogadro, Cannizzaro e Bohr, cada um na sua época, contribuíramdecisivamente para o estabelecimento de uma das mais notáveisconceituações da física moderna: a teoria atômica.

Número Atômico e Massa Atômica

O número atômico (Z) é o número de prótons presentes nonúcleo de um átomo. O número de Massa (A) é a soma do númerode prótons (Z) e de nêutrons (N) presentes no núcleo de um átomo.

Exemplo: Observe o seguinte elemento químico, retirado databela periódica:

Símbolo do elemento: F

Elemento químico: Flúor Número atômico (Z): 9 Número de massa (A): 19Prótons: 9Elétrons: 9 Nêutrons: 19 - 9 = 10

Os átomos que possuem um mesmo número atômico (mesmaquantidade de prótons dentro do núcleo) dizem respeito a ummesmo elemento químico, todos esses átomos possuem as mesmas propriedades químicas.

Para cada um dos 109 elementos químicos conhecidos foidado um nome e um símbolo (uma abreviação de seu nome).

Assim, podemos saber (Z) e (A), além do número de nêutronsde todos os 109 átomos de elementos químicos diferentes da tabela periódica, da mesma maneira que zemos com o exemplo acima(para o Flúor).

Fenômenos Atômicos: Isotopia, Isobaria, Isotonia eAlotropia

Isótopos: átomos que apresentam o mesmo número atômicomas diferente número de massa, alterando suas propriedadesfísicas. Sua descoberta mudou o conceito de massas atômicas parauma média ponderada.

Isóbaros: diz-se dos elementos químicos que possuem amesma massa atômica, porém números atômicos diferentes,sendo por conseguinte, elementos distintos, diferem pelo númerode nêutrons. Ex: argônio, potássio e cálcio possuem isótopos demassa atômica igual a 40, portanto são isóbaros.

Isótonos: são átomos que possuem o mesmo número denêutrons (elementos diferentes), apresentando A (número de massa)e Z (número de prótons) diferentes; apresentam propriedadesquímicas e físicas diferentes;

Alotropia (allotropy): propriedade que certos elementosmanifestam e que se caracteriza pela possibilidade de existiremsob mais do que uma forma estável. Ex: Gás oxigênio e ozônio,carbono diamante e grate.

Confguração Eletrônica

Níveis EnergéticosComo já vimos, os elétrons se deslocam ao redor do núcleo

em trajetórias circulares, chamadas de camadas ou níveis. Mas quecamadas ou níveis serão esses?

Para os átomos de elementos conhecidos, existem, no máximo,sete níveis ou camadas: Em cada um desses níveis de energiacabe um número máximo de elétrons. Estudando-se o átomo deelemento com maior número de elétrons.

Na verdade, as camadas O, P e Q acomodariam mais elétrons,mas nenhum átomo de elemento conhecido tem tantos elétrons de

modo que precisem distribuí-los ainda nessas camadas.

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Diagrama de EnergiasO diagrama de energias dá a ocorrência de cada subnível nos

níveis, bem como a ordem de energias crescentes· Subnível mais energético é o último da distribuição de

acordo com o diagrama de energia.· Camada de valência é a camada (nível) mais externa. Níveis Energéticos ou Camada de ValênciaO volume do átomo é determinado pelos elétrons. Como

alguns desses elétrons são mais facilmente removíveis que outros, podemos concluir que alguns elétrons são mais próximos donúcleo que outros.

Por causa da atração pelo núcleo, a energia potencial do elétrondiminui na medida em que se aproxima do núcleo. Enquantoisso, sua velocidade e, conseqüentemente, sua energia cinéticaaumentam. De modo geral, a energia total do elétron aumenta namedida em que ele se afasta do núcleo.

Dependendo da distância do elétron em relação ao núcleo,conclui-se que os elétrons se encontram em níveis energéticosdiferentes.

- Sabe-se que os sistemas atômicos são mantidos por meio deum conjunto de forças.

O sistema atômico é composto por um núcleo, positivamentecarregado e orbitados por elétrons, negativamente carregados.

Material = átomos = núcleo (nêutrons e prótons) + eletrosfera(elétrons distribuídos em diversas camadas ou níveis de energia)

- Os elétrons que circulam ao redor do núcleo se posicionamem certos níveis de energia bem denidos, denominados orbitais.- De modo didático, podemos admitir, ainda, o modelo

atômico proposto por Niels Bohr em 1913. Este modelo explicaque os elétrons giram ao redor do núcleo em orbitais xas e comenergia denida. O número de elétrons varia de material paramaterial. Dessa forma, existe uma variação no número de elétronsda última camada (camada de valência).

- As orbitais são chamadas de camadas eletrônicas e sãorepresentadas pelas letras.

Quanto mais distante do núcleo, mais energia o elétron possui: Um elétron que está no nível 3 possui mais energia do queum elétron que está no nível 2. Se um elétron saia de um nível maisafastado para um mais próximo do núcleo, deve ocorrer liberaçãode energia, isso acontece na forma de radiação luminosa. Podemosobservar isso quando estamos cozinhando e a água da panelaescorre para a chama azul, deixando a chama amarela. Os fogosde artifícios utilizam as trocas de níveis dos elétrons dos átomosque compõe o material que está queimando para a emissão de luzde várias cores. A cor depende do tipo de sal que estará junto à pólvora.

A energia libera forma de calor na queima da pólvora e excitaos elétrons dos átomos do material que está junto à pólvora. Oselétrons, ao receberem a energia, pulam para níveis mais extremos,mas acabam voltando rapidamente para as suas órbitas de origem.Uma vez nos seus respectivos níveis de energia, os elétrons

precisam devolver rapidamente a energia que ganharam, poisestarão em níveis de energia menores. A forma de devolução dessaenergia para o ambiente é a luz.

Mediante estudos de espectros (espectrologia) os cientistas podem determinar quantos níveis de energia têm nos átomos. Defato, quando um elétron adquire energia, ele se move de um nível para outro mais afastado do núcleo. O núcleo é o nível de maior conteúdo de energia. Perdendo a energia adquirida, o elétron adevolve em forma de radiação luminosa.

Nos átomos dos 110 elementos químicos conhecidos, podemocorrer 7 níveis de energia contendo elétrons. Os níveis sãorepresentados pelas letras K, L, M, N, O, P e Q ou pelos números1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7, chamados de números quânticos principais,

representando aproximadamente a distância do elétron ao núcleo,e também, a energia do elétron. Se um elétron tem um númeroquântico igual a 3, ele pertence à camada M e tem energia dessenível.

Massa Molecular

As moléculas são constituídas por átomos unidos através deligações que podem ser covalentes e iônicas.

A palavra massa molecular é utilizada para compostosformados por ligações covalentes, ela não pode ser utilizada para os compostos formados por ligações iônicas, já que não sãoconstituídos por moléculas e sim por íons. A expressão utilizada

para os compostos iônicos é a massa fórmula.

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A massa da molécula é igual à soma dos átomos que a forma,sendo assim, para obtermos a massa molecular e a massa fórmula,devemos somar as massas de todos os átomos contidos na fórmuladas substâncias.

O cálculo da Massa Molecular é feito do seguinte modo:Usaremos a massa atômica do carbono (C =12u) e do hidrogênio(H = 1u) para o cálculo.

C5H

10

5.12 = 60 + 10.1=1060 + 10 = 70uMassa molecular do C

5H

10: MM=70u

Os índices (5,10) dos elementos foram multiplicados por suasrespectivas massas atômicas (12, 1), e em seguida foram somadas amassa total dos dois elementos que formam a molécula resultando70u, que é a Massa molecular.

Cálculo da Massa Fórmula do composto iônico MgCl2:

(Massas atômicas: Mg = 24u; Cℓ = 35,5 u)

Mg Cℓ2

1. 24 = 24 + 2. 35,5 = 7124 + 71 = 95uMassa fórmula do MgCℓ

2: MF = 95u

NÚMERO DE AVOGADRO, MOL, MASSA MOLECULAR,VOLUME MOLECULAR

Você conhece alguma balança capaz de fornecer a massa de 1átomo? A resposta é NÃO.

Sendo assim, adotou-se um padrão arbitrário e escolheu-se

um valor de massa para dar a ele. O padrão adotado foi o isótopomais comum do carbono e deu-se a ele uma massa atômica de 12unidades de massa atômica, 12 u.m.a.

Por que a unidade usada não foi o grama (g)? Porque a massade um átomo é muito menor do que isso.

Uma unidade de massa atômica (1 u.m.a) corresponde ada massa do padrão (“carbono escolhido”). O valor das massasatômicas dos átomos de elementos foi calculado fazendo-se umamédia das massas atômicas dos isótopos, para cada elemento. Vocênão precisa se preocupar em determinar esses valores, pois eles jáestão na tabela periódica. Note que utilizaremos o mesmo valor para a massa atômica e para o número de massa do átomo de cadaelemento: não confunda essas duas coisas, pois são diferentes.Apenas o valor numérico (coincidentemente) é igual para as duas

grandezas.

a) Massa Molecular (MM)A molécula é um grupo de átomos. Para saber sua massa

molecular, basta somar as massas atômicas (MA) de todos osátomos que a formam.

Também é dada em unidades de massa atômica (u.m.a.).Para expressar massa em gramas devemos considerar o

número de Avogadro.

Número de Avogadro Número de Avogadro é o número de átomos (6,02.1023)

existentes quando a massa atômica de um elemento é dada emgramas.

Esclarecendo certos pontos: usaremos como exemplo o ferro(Fe): 56 u de Fe = 1 átomo de Fe.

Se aumentarmos a quantidade de Fe:56 g de Fe = 6,02.1023 átomos de Fe

Como você viu, aumentamos a “quantidade” em massa doFe, claro que a “quantidade” de átomos dentro da amostra de Fetambém vai aumentar.

MolDa mesma maneira que contamos ovos por dúzias, podemos

contar átomos e moléculas pelo MOL, que equivale ao número deAvogadro (6,02 . 1023). Assim temos:

1 mol = 6,02.1023 = número de AvogadroVeja:1 mol de átomos = 6,02.1023 átomos = número de

Avogadro de átomos1 mol de moléculas = 6,02.1023 moléculas = número de

Avogadro de moléculas

1 mol de cebolas = 6,02.1023 cebolas = número de Avogadrode cebolas

etc...

Massa Molar (M)A massa molar de átomos e moléculas é a sua massa em

gramas:Qual a massa molar de A?1 mol de A = 6,02.1023 átomos de A = 27gA massa molar de A é igual a 27g/mol.Qual a massa molar de H

2SO

4?

1 mol de H2SO

4= 6,02.1023 moléculas de H

2SO

4= 98g

A massa molar de H2SO

4é igual a 98g/mol.

ANOTAÇÕES

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Classifcação Periódica Moderna

Além de ser mais completa que a tabela de Mendeleyev, a Classicação Periódica Moderna apresenta os elementos químicos dispostosem ordem crescente de números atômicos.

PeríodosAs linhas horizontais que aparecem nas tabelas são denominadas períodos. É importante notar que:- no 6º período, a terceira “casinha” encerra 15 elementos (do lantânio ao lutécio) que, por comodidade, estão indicados em uma linha

abaixo da tabela; começando com o lantânio, esses elementos formam as chamada Série dos Lantanídios;- Analogamente, no 7º período, a terceira “casinha” também encerra 15 elementos químicos (do actínio até o laurêncio), que estão

indicados na Segunda linha abaixo da tabela. Começando com o actínio, eles formam a Série dos Actnídios.

Devemos ainda assinalar que todos os elementos situados após o urânio (92) não existem na Natureza, devendo, pois, ser preparadosarticialmente. Eles são denominados Elementos Transurânicos. Além desses, são também articiais os elementos tecnécio-43, promécio-61e astato-85.

Colunas, grupos ou famílias

As linhas verticais que aparecem na tabela, são denominadas colunas, grupos ou famílias de elementos. É ainda importante considerar o seguinte:

- O hidrogênio (H), embora apareça na coluna 1A, não é um metal alcalino. Pelo contrário, o hidrogênio é tão diferente de todos oselementos químicos que algumas classicações preferem colocá-lo fora da tabela.

- As colunas A são as mais importantes da tabela. Seus elementos são denominados elementos típicos, característicos ou representativosda Classicação Periódica. Em cada coluna A, a semelhança de propriedades químicas entre os elementos é máxima.

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- Os elementos das colunas 3B, 4B, 5B, 6B, 7B e 8B constituemos chamados elementos de transição. Note que, em particular, acoluna 8B é uma coluna tripla.

- Outra separação importante que podemos notar na

Classicação Periódica é a que divide os elementos em metais,não-metais (ou ametais) e semimetais.

Como podemos notar, dos 109 elementos considerados natabela o número de metais (84) supera bastante o número de não-metais (11), semimetais (7) e gases nobres (6). Como já dissemos,o hidrogênio, devido às suas propriedades muito especiais, deveser deixado fora dessa classicação.

Confgurações eletrônicas dos elementos ao longo da

classifcação periódica

Caminhando, horizontalmente, ao longo dos 7 períodosda classicação periódica, ao passarmos de uma “casinha” para

a seguinte o número atômico aumenta de uma unidade, o queequivale a dizer que a eletrosfera recebe um novo elétron, chamadoelétron de diferenciação.

É muito importante notar o seguinte:- Cada linha ou período da tabela periódica corresponde a

uma camada eletrônica. Sendo assim, quando encontramos umelemento químico no quarto período, já sabemos que ele possuiquatro camadas eletrônicas. Por exemplo: o ferro (número atômico26) está na 4ª linha e, consequentemente, seu átomo tem quatrocamadas eletrônicas K, L, M, N.

- Nas colunas A, o número de elétrons na ultima camadaeletrônica é igual ao próprio número da coluna. Por exemplo: onitrogênio esta na coluna 5A e a sua ultima camada eletrônica tem

5 elétrons (faz exceção a coluna zero, onde os átomos tem oitoelétrons na ultima camada. Nas colunas B, o número de elétronsna ultima camada é, em geral, dois, estando a penúltima camadaincompleta (e nos lantanídios e actnídios também a antepenúltimacamada está incompleta).

- Quando um elemento ganha 1,2,3... elétrons e se transformanum íon negativo (ânion), sua conguração eletrônica é semelhanteà de outro elemento situado 1,2,3... “casinhas” à frente na TabelaPeriódica. Ao contrário, quando um elemento perde 1,2,3... elétronse se transforma num íon positivo (cátion), sua conguração torna-se semelhante à de outro elemento situado 1,2,3... “casinhas” paratrás na tabela. Átomos e íons com o mesmo números de elétrons naeletrosfera são denominados isoeletrônicos e são, pois, “vizinhos”na Classicação Periódica.

Propriedades periódicas e aperiódicas

De um modo geral, muitas propriedades dos elementosquímicos variam periodicamente com o aumento de seus númerosatômicos (portanto, ao longo dos períodos da Tabela Periódica),atingindo valores máximos e mínimos em colunas bem denidas daClassicação Periódica, sendo então chamadas de PropriedadesPeriódicas. Como exemplos, podemos citar a densidade absoluta,o volume atômico, as temperaturas de fusão e de ebulição, etc.Esse fato costuma ser traduzido pela seguinte lei:

Muitas propriedades físicas e químicas dos elementos sãofunções periódicas de seus números atômicos (Lei da Periodicidadeou Lei de Moseley).

Há, com tudo, algumas propriedades cujos valores sóaumentam ou só diminuem com o número atômico e que sãochamadas propriedades Aperiódicas. Dentre elas, podemos citar:

A massa atômica, que aumenta com o aumento do número

atômico; - O calor especíco do elemento no estado sólido, quediminui com o aumento do número atômico (calor especíco é aquantidade de calor necessária para elevar de 1ºC a temperatura de1 grama do elemento).

Raio atômico

É difícil medir o raio de um átomo, pois a “nuvem de elétrons”que o circula não tem limites bem denidos. Costuma-se entãomedir, com o auxilio de raio X, a distância (d) entre dois núcleosvizinhos e dizer que o raio atômico (r) é a metade dessa distância.De um modo mais completo, dizemos que o Raio Atômico de umelemento é a metade da distância internuclear mínima que doisátomos desse elemento pode apresentar sem estarem ligados

quimicamente.O raio dos elementos é uma propriedade periódica, pois seus

valores variam periodicamente (isto é, aumentam e diminuemseguidamente) com o aumento do número atômico. Na TabelaPeriódica, note que na vertical os raios atômicos aumentam decima para baixo porquê os átomos têm, nesse sentido, um númerocrescente de camadas eletrônicas. Na horizontal, os raios atômicosdiminuem da esquerda para a direita porque o mesmo número decamadas eletrônicas vai sendo atraído cada vez mais pela cargaelétrica positiva crescente dos núcleos atômicos.

Volume Atômico

Chama-se volume atômico de um elemento o volume ocupado por 1 átomo-grama (6,02 x 1023 átomos) do elemento no estadosólido. Observe que o “volume atômico” não é o volume de umátomo mas o volume de um conjunto (6,02 x 1023) de átomos;consequentemente, no volume atômico inem não só o volumeindividual de cada átomo como também o espaço existente entreos átomos.

Podemos concluir que o volume atômico também varia periodicamente com o aumento do número atômico.

Na Tabela Periódica notamos, que os elementos de maior volume atômico estão situados na parte inferior e nas extremidadesdas tabela. Observe também que, nas colunas da tabela a variaçãodo volume atômico é semelhante à do raio atômico; nos períodos àesquerda, o volume atômico acompanha o raio atômico; já à direita

da linha pontilhada a variação é oposta porque, nos elementos aísituados (principalmente nos não-metais), o “espaçamento” entreos átomos passa a ser considerável.

Densidade Absoluta

Chama-se Densidade Absoluta (d) ou massa especíca de umelemento o quociente entre sua massa (m) e seu volume (v).

Portanto: d = m/v

A variação da densidade absoluta, no estado sólido, é tambémuma propriedade periódica dos elementos químicos. Na TabelaPeriódica, indica a seguir de forma esquemática, as setas indicamo aumento da densidade absoluta.

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Como podemos ver, os elementos mais densos situam-se nocentro e na parte inferior da tabela. Exemplo: ósmio (d = 22,5 g/cm) e irídio (d = 22,4g/cm).

Pontos de fusão e de ebuliçãoAs temperaturas nas quais os elementos entram em fusão ou

em ebulição são, também, funções periódicas de seus númerosatômicos. Na tabela ao lado, novamente as setas indicam oaumento do ponto de fusão: É interessante notar que os elementosde menores pontos de fusão e de ebulição são aqueles que podem seapresentar no estado líquido, ou até mesmo gasoso, em condiçõesambientes. Com exceção do hidrogênio, esse elementos estãosituados à direita e na parte superior da tabela: No exemplo, sãohidrogênio, nitrogênio, oxigênio úor, cloro e gases nobres. Doselementos comuns, só o bromo é líquido.

Potencial de ionização

Chama-se Potencial ou Energia de Ionização a energianecessária para “arrancar” um elétron de um átomo isolado noestado gasoso. Essa energia é, um geral, expressa em elétron-volt(eV), que é a energia ou trabalho necessário para deslocar umelétron contra um diferença de potencial de 1 volt. Na pratica, omais importante a ser considerado é o 1º. Potencial de ionização,isto é, a energia necessária para “arrancar” o primeiro elétron dacamada mais externa do átomo. O primeiro potencial de ionizaçãoaumenta da seguinte maneira:

Eletroafnidade ou Afnidade Eletrônica

Chama-se Eletroanidade ou Anidade Eletrônica a energialiberada quando um elétron é adicionado a um átomo neutro noestado gasoso. Essa energia é também expressa, em geral, emelétron-volt (eV) e mede “força” com que o átomo “segura” esseelétron adicional. Esquematicamente temos:

Esta propriedade é muito importante nos não-metais. Entreeles, os elementos com maiores eletroanidades são os halogêneose o oxigênio. Conclui-se que a Classicação Periódica é o trabalhomais perfeito e mais usado na química hoje em dia, foi durantemuito tempo um instrumento encalhado, mais a medida que asinformações contidas foram aumentando conforme o tempo e oestudo dos cientistas foram se aperfeiçoando e aumentando cadavez mais o número de usuários e a classe deles, passou de cientistasquímicos a simples estudantes do primeiro grau. A Classicação

Periódica reúne todos os elementos em uma sequência lógica econtínua.

3. REAÇÕES QUÍMICAS.

Reações Químicas

A queima de uma vela, a obtenção de álcool etílico a partir deaçúcar e o enferrujamento de um pedaço de ferro são exemplos detransformações onde são formadas substâncias com propriedades

diferentes das substâncias que interagem.

Tais transformações são chamadas reações químicas. Assubstâncias que interagem são chamadas reagentes e as formadas, produtos.

No nal do século XVIII, estudos experimentais levaram os

cientistas da época a concluir que as reações químicas obedecem acertas leis. Estas leis são de dois tipos:- leis ponderais: tratam das relações entre as massas de

reagentes e produtos que participam de uma reação;- leis volumétricas: tratam das relações entre volumes de gases

que reagem e são formados numa reação.

Equações QuímicasOs químicos utilizam expressões, chamadas equações

químicas, para representar as reações químicas.Para se escrever uma equação química é necessário:- saber quais substâncias são consumidas (reagentes) e quais

são formadas (produtos);

- conhecer as fórmulas dos reagentes e dos produtos;- escrever a equação sempre da seguinte forma: reagentes => produtos

Quando mais de um reagente, ou mais de um produto, participarem da reação, as fórmulas das substâncias serãoseparadas pelo sinal “+ “;

- se for preciso, colocar números, chamados coecientesestequiométricos, antes das fórmulas das substâncias de forma quea equação indique a conservação dos átomos. Esse procedimento échamado balanceamento ou acerto de coecientes de uma equação.

Utilizando as regras acima para representar a formação da

água temos:- reagentes: hidrogênio e oxigênio; produto: água.- fórmulas das substâncias: hidrogênio: H

2;oxigênio: 0

2; água:

H20.

- equação: H2

+ 02

=> H2O.

- acerto dos coecientes: a expressão acima indica que umamolécula de hidrogênio (formada por dois átomos) reage com umamolécula de oxigênio (formada por dois átomos) para formar umamolécula de água (formada por dois átomos de hidrogênio e umde oxigênio). Vemos, portanto, que a expressão contraria a lei daconservação dos átomos (lei da conservação das massas), pois antesda reação existiam dois átomos de oxigênio e, terminada a reação,existe apenas um. No entanto, se ocorresse o desaparecimento de

algum tipo de átomo a massa dos reagentes deveria ser diferenteda massa dos produtos, o que não é vericado experimentalmente.Como dois átomos de oxigênio (na forma de molécula 0

2)

interagem, é lógico supor que duas moléculas de água sejamformadas. Mas como duas moléculas de água são formadas por quatro átomos de hidrogênio, serão necessárias duas moléculasde hidrogênio para fornecer essa quantidade de átomos. Assimsendo, o menor número de moléculas de cada substância que deve participar da reação é: hidrogênio, duas moléculas; oxigênio, umamolécula; água, duas moléculas.

A equação química que representa a reação é: 2 H2

+ 02

=> 2H

20 (que é lida da seguinte maneira: duas moléculas de hidrogênio

reagem com uma molécula de oxigênio para formar duas moléculas

de água.)

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QUÍMICA

Lei Volumétrica das Reações Químicas

Estudos realizados por Gay-Lussac levaram-no, em 1808, aconcluir:

Lei de Gay-Lussac: Os volumes de gases que participam deuma reação química, medidos nas mesmas condições de pressão etemperatura, guardam entre si uma relação constante que pode ser expressa através de números inteiros.

Assim, por exemplo, na preparação de dois litros de vapor d’água devem ser utilizados dois litros de hidrogênio e um litrode oxigênio, desde que os gases estejam submetidos às mesmascondições de pressão e temperatura. A relação entre os volumesdos gases que participam do processo será sempre: 2 volumes dehidrogênio; 1 volume de oxigênio; 2 volumes de vapor d’água. Atabela a seguir mostra diferentes volumes dos gases que podem participar desta reação.

hidrogênio + oxigênio => Vapor d’água

20 cm3 10 cm3 20 cm3

180 dm3 90 dm3 180 dm3

82 ml 41 ml 82 ml126 l 63 l 126 l

Observe que nesta reação o volume do produto (vapor d’água)é menor do que a soma dos volumes dos reagentes (hidrogênio eoxigênio). Esta é uma reação que ocorre com contração de volume,isto é, o volume dos produtos é menor que o volume dos reagentes.Existem reações entre gases que ocorrem com expansão de volume,isto é, o volume dos produtos é maior que o volume dos reagentes,como por exemplo na decomposição do gás amônia:

amônia => hidrogênio + nitrogênio2 vol. 3 vol 1 vol.

Em outras reações gasosas o volume se conserva, isto é, osvolumes dos reagentes e produtos são iguais. E o que acontece, por exemplo, na síntese de cloreto de hidrogênio:

hidrogênio + cloro => cloreto de hidrogênio1 vol. 1 vol. 2 vol.

Hipótese de AvogadroEm 1811, na tentativa de explicar a lei volumétrica de

Gay-Lussac, Amadeo Avogadro propôs que amostras de gasesdiferentes, ocupando o mesmo volume e submetidas às mesmas

condições de pressão e temperatura, são formadas pelo mesmonúmero de moléculas. Tomando-se como exemplo a formação devapor d’água (todos os gases submetidos às mesmas condições de pressão e temperatura) temos:

hidrogênio + oxigênio => vapor d’águadados experimentais 2 vol. 1 vol. 2 vol.hip. de Avogadro 2a moléc. a moléc. 2a moléc.dividindo por a 2 moléc. 1 moléc. 2 moléc.

ou seja, a relação entre os volumes dos gases que reagem eque são formados numa reação é a mesma relação entre o númerode moléculas participantes.

A hipótese de Avogadro também permitiu a previsão dasfórmulas moleculares de algumas substâncias.

E o que foi feito, por exemplo, para a substância oxigênio.Como uma molécula de oxigênio, ao reagir com hidrogênio paraformar água, produz o dobro de moléculas de água, é necessárioque ela se divida em duas partes iguais. Portanto, é de se esperar queela seja formada por um número par de átomos. Por simplicidade,Avogadro admitiu que a molécula de oxigênio deveria ser formada por dois átomos.

Raciocinando de maneira semelhante ele propôs que amolécula de hidrogênio deveria ser diatômica e a de água triatômica,formada por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio.

Estas suposições a respeito da constituição das moléculasde água, oxigênio e hidrogênio concordam com as observaçõesexperimentais acerca dos volumes dessas substâncias que participam da reação.

Atualmente, sabe-se que a hipótese levantada por Avogadroé verdadeira, mas, por razões históricas, sua proposição ainda échamada de hipótese.

Outra decorrência da hipótese de Avogadro é que os

coecientes estequiométricos das equações que representamreações entre gases, além de indicar a proporção entre o númerode moléculas que reage, indica, também, a proporção entre osvolumes das substâncias gasosas que participam do processo, desdeque medidas nas mesmas condições de pressão e temperatura.Podemos exemplicar este fato com as equações das reaçõesdescritas anteriormente:

- síntese de vapor d’água:2 H

2(g)+ 0

2(g)2 H

2O

(g)

- decomposição da amônia:2 NH

3(g)N

2(g)+ 3 H

2(g)

- síntese de cloreto de hidrogênio:H

2(g)+ Cl

2(g)2 HC

1(g)

Massas Relativas de Átomos e MoléculasA hipótese de Avogadro permitiu, mesmo sendo impossível

determinar a massa de uma molécula, comparar as massas devárias moléculas. Em outras palavras a hipótese de Avogadro permitiu calcular quantas vezes uma molécula é mais leve ou mais pesada do que a outra. Vejamos como isso pode ser feito.

Sabe-se que 10 litros de gás hidrogênio, submetido a 0ºC e 1atm, pesam 0,892 grama e que o mesmo volume de oxigênio, nasmesmas condições de pressão e temperatura, pesa 14,3 gramas.Como, tanto os volumes dos gases, como as condições de pressão

e temperatura em que se encontram são iguais, as amostras gasosassão formadas pelo mesmo número de moléculas. Podemos, então,escrever:

- massa de uma molécula de oxigênio/massa de uma moléculade hidrogênio = 14,3g/0,893g = 16

- o que mostra que uma molécula de oxigênio é 16 vezes mais pesada que uma molécula de hidrogênio.

Tipos de Reações QuímicasAs reações químicas costumam ocorrer acompanhadas

de alguns efeitos que podem dar uma dica de que elas estãoacontecendo.

Vamos ver quais são estes efeitos?Saída de gases

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QUÍMICA

Formação de precipitadoMudança de cor Alterações de calor Vamos estudar alguns tipos de reações químicas.

Reações de SínteseEstas reações são também conhecidas como reações de

composição ou de adição. Neste tipo de reação um único compostoé obtido a partir de dois compostos.

Vamos ver uma ilustração deste tipo de reação!

Reações de DecomposiçãoComo o próprio nome diz, este tipo de reação é o inverso

da anterior (composição), ou seja, ocorrem quando a partir deum único composto são obtidos outros compostos. Estas reaçõestambém são conhecidas como reações de análise.

Reações de Simples Trocas

Estas reações ocorrem quando uma substância simples reagecom uma substância composta para formar outra substânciasimples e outra composta. Estas reações são também conhecidascomo reações de deslocamento ou reações de substituição.

Reações de Dupla TrocaEstas reações ocorrem quando duas substâncias compostas

resolvem fazer uma troca e formam-se duas novas substânciascompostas.

Redução e Oxidação Na classicação das reações químicas, os termos oxidação e

redução abrangem um amplo e diversicado conjunto de processos.Muitas reações de oxirredução são comuns na vida diária e nas

funções vitais básicas, como o fogo, a ferrugem, o apodrecimentodas frutas, a respiração e a fotossíntese.Oxidação é o processo químico em que uma substância perde

elétrons, partículas elementares de sinal elétrico negativo. Omecanismo inverso, a redução, consiste no ganho de elétrons por um átomo, que os incorpora a sua estrutura interna. Tais processossão simultâneos. Na reação resultante, chamada oxirreduçãoou redox, uma substância redutora cede alguns de seus elétronse, consequentemente, se oxida, enquanto outra, oxidante, retémessas partículas e sofre assim um processo de redução. Ainda queos termos oxidação e redução se apliquem às moléculas em seuconjunto, é apenas um dos átomos integrantes dessas moléculasque se reduz ou se oxida.

Número de oxidação. Para explicar teoricamente osmecanismos internos de uma reação do tipo redox é preciso recorrer ao conceito de número de oxidação, determinado pela valência doelemento (número de ligações que um átomo do elemento podefazer), e por um conjunto de regras deduzidas empiricamente:

(1) quando entra na constituição das moléculas monoatômicas,diatômicas ou poliatômicas de suas variedades alotrópicas, oelemento químico tem número de oxidação igual a zero;

(2) o oxigênio apresenta número de oxidação igual a -2, emtodas as suas combinações com outros elementos, exceto nos peróxidos, quando esse valor é -1;

(3) o hidrogênio tem número de oxidação +1 em todos os seuscompostos, exceto aqueles em que se combina com os ametais,quando o número é -1; e

(4) os outros números de oxidação são determinados de talmaneira que a soma algébrica global dos números de oxidaçãode uma molécula ou íon seja igual a sua carga efetiva. Assim, é possível determinar o número de oxidação de qualquer elementodiferente do hidrogênio e do oxigênio nos compostos que formamcom esses dois elementos.

Assim, o ácido sulfúrico (H2SO4) apresenta, para seuelemento central (enxofre), um número de oxidação n, de formaque seja nula a soma algébrica dos números de oxidação doselementos integrantes da molécula: 2.(+1) + n + 4.(-2) = 0, logo,n = +6

Em toda reação redox existem ao menos um agente oxidantee um redutor. Em terminologia química, diz-se que o redutor seoxida, perde elétrons, e, em conseqüência, seu número de oxidaçãoaumenta, enquanto com o oxidante ocorre o oposto.

Oxidantes e redutores. Os mais fortes agentes redutores sãoos metais altamente eletropositivos, como o sódio, que facilmente

reduz os compostos de metais nobres e também libera o hidrogênioda água. Entre os oxidantes mais fortes, podem-se citar o úor eo ozônio.

O caráter oxidante e redutor de uma substância dependedos outros compostos que participam da reação, e da acidez ealcalinidade do meio em que ela ocorre. Tais condições variamcom a concentração de elementos ácidos. Entre as reações tiporedox mais conhecidas -- as reações bioquímicas -- inclui-se acorrosão, que tem grande importância industrial.

Um caso particularmente interessante é o do fenômenochamado auto-redox, pelo qual um mesmo elemento sofreoxidação e redução na mesma reação. Isso ocorre entre halogêniose hidróxidos alcalinos. Na reação com o hidróxido de sódio aquente, o cloro (0) sofre auto-redox: se oxida para clorato (+5) e

se reduz para cloreto (-1): 6Cl + 6NaOH -> 5NaCl- + NaClO3 +3H2O

Balanço das reações redox. As leis gerais da químicaestabelecem que uma reação química é a redistribuição das ligaçõesentre os elementos reagentes e que, quando não há processos deruptura ou variação nos núcleos atômicos, conserva-se, ao longode toda a reação, a massa global desses reagentes. Desse modo, onúmero de átomos iniciais de cada reagente se mantém quando areação atinge o equilíbrio.

Em cada processo desse tipo, existe uma relação de proporçãoxa e única entre as moléculas. Uma molécula de oxigênio, por exemplo, se une a duas de hidrogênio para formar duas moléculasde água. Essa proporção é a mesma para todas as vezes que se

procura obter água a partir de seus componentes puros: 2H2 + O2-> 2H2OA reação descrita, que é redox por se terem alterado os

números de oxidação do hidrogênio e do oxigênio em cada um dosmembros, pode ser entendida como a combinação de duas reaçõesiônicas parciais:

H2 -> 2H+ + 2e- (semi-oxidação)4e- + 2H+ + O2 -> 2OH- (semi-redução)

em que os elétrons ganhos e perdidos representam-se come- e os símbolos H+ e OH- simbolizam respectivamente os íonshidrogênio e hidroxila. Em ambas as etapas, a carga elétrica nosmembros iniciais e nais da equação deve ser a mesma, já que os processos são independentes entre si.

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QUÍMICA

Para fazer o balanceamento da reação global, igualam-se asreações iônicas parciais, de tal maneira que o número de elétronsdoados pelo agente redutor seja igual ao número de elétronsrecebidos pelo oxidante, e procede-se a sua soma:

(H2 -> 2H+ + 2e-) x 2(4e- + 2H+ + O2 -> 2OH-) x 1--------------------------------------------2H2 + 4e- + 2H+ + O2 -> 4H+ + 4e- + 2OH-

o que equivale a:2H2 + O2 -> 2H2O

pois os elétrons se compensam e os íons H+ e OH- se unem para formar a água.

Nesses mecanismos se apóia o método generalizado de balançode reações redox, chamado íon-elétron, que permite determinar as

proporções exatas de átomos e moléculas participantes. O métodoíon-elétron inclui as seguintes etapas:(1) notação da reação sem escrever os coecientes numéricos;(2) determinação dos números de oxidação de todos os átomos

participantes;(3) identicação do agente oxidante e redutor e expressão de

suas respectivas equações iônicas parciais;(4) igualação de cada reação parcial e soma de ambas, de tal

forma que sejam eliminados os elétrons livres;(5) eventual recomposição das moléculas originais a partir de

possíveis íons livres.

4.GRANDEZAS QUÍMICAS: MASSA,VOLUME, MOL, MASSA MOLAR,CONSTANTE DE AVOGADRO.

CINÉTICA QUÍMICA

Velocidade de reação

aA + bB → cC + dD

vmédia de formação de C =

D[C]

——— Dt

vmédia

de consumo de A =-D[A]

——— Dt

vmédia

dareação =

-D[A] ———

a·Dt=

-D[B] ———

b·Dt=

-D[C] ———

c·Dt=

-D[D] ———

d·Dt

Energia de Ativação

Complexo ativado é uma estrutura intermediária entre os rea-gentes e os produtos, com ligações intermediárias entre as dos re-agentes e as dos produtos. Energia de ativação é a energia mínimanecessária para a formação do complexo ativado.

Teoria da Colisão

Pela teoria da colisão, para haver reação é necessário que:- as moléculas dos reagentes colidam entre si;- a colisão ocorra com geometria favorável à formação do

complexo ativado;- a energia das moléculas que colidem entre si seja igual ou

superior à energia de ativação.

Colisão efetiva ou ecaz é aquela que resulta em reação, istoé, que está de acordo com as duas últimas condições da teoria da

colisão. O número de colisões efetivas ou ecazes é muito peque-

no comparado ao número total de colisões que ocorrem entre asmoléculas dos reagentes. Quanto menor for a energia de ativaçãode uma reação, maior será sua velocidade. Uma elevação da temperatura aumenta a velocidade de uma reação porque aumenta onúmero de moléculas dos reagentes com energia superior à de ati-vação.

Regra de Van’t Hoff - Uma elevação de 10°C duplica a velo-cidade de uma reação. Esta é uma regra aproximada e muito limi-tada. O aumento da concentração dos reagentes aumenta a veloci-dade da reação.

Lei da velocidade de reação

aA + bB + ... → produtos v = k [A] p [B]q

p e q são experimentalmente determinadosk = constante de velocidade de reação; aumenta com a

temperaturap = ordem da reação em relação a A q = ordem da reação em relação a B p + q + ... = ordem da reação

Reagente(s) gasoso(s) - A pressão de um gás é diretamente proporcional à sua concentração em mol/L. Por isso, no caso dereagente(s) gasoso(s), a lei de velocidade pode ser expressa emtermos de pressão.

Para aA(g)

+ bB(g)

+ ... → produtos, temos: v = k·p pA·pq

B

O aumento da pressão aumenta a velocidade da reação. Quan-do não há reagente gasoso, a pressão não inui na velocidade dareação.

Reação elementar é aquela que ocorre numa única etapa. Neste caso, para aA + bB + ... → produtos, temos: v = k [A]a [B] b...

Mecanismo de reação é o conjunto das etapas em que ocorrea reação. A etapa lenta é a que determina a velocidade da reação.O mecanismo de uma reação é proposto com base no estudo desua velocidade.

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QUÍMICA

Superfície de contato - Quanto maior for o grau de dispersãode um sólido, maior será a sua superfície e maior será a velocidadeda reação na qual é reagente.

Catálise e Catalisador

Catálise é uma reação na qual toma parte um catalisador.

Catalisador é uma substância que aumenta a velocidade deuma reação, permanecendo inalterado qualitativa e quantitativa-mente no nal da reação. A ação do catalisador é abaixar a ener -gia de ativação, possibilitando um novo caminho para a reação. Oabaixamento da energia de ativação é que determina o aumento davelocidade da reação.

- Catálise homogênea - Catalisador e reagentes constituemuma só fase.

- Catálise heterogênea - Catalisador e reagentes constituemduas ou mais fases (sistema polifásico ou mistura heterogênea).

Enzima

Enzima é uma proteína que atua como catalisador em rea-ções biológicas. Caracteriza-se pela sua ação especíca e pela suagrande atividade catalítica. Apresenta uma temperatura ótima, ge-ralmente ao redor de 37°C, na qual tem o máximo de atividadecatalítica. Promotor de reação ou ativador de catalisador é umasubstância que ativa o catalisador, mais isoladamente não tem açãocatalítica na reação. Veneno de catalisador ou inibidor é uma subs-tância que diminui e até destrói a ação do catalisador, sem tomar parte na reação.

Autocatálise

Autocatálise - Quando um dos produtos da reação atua comocatalisador. No início, a reação é lenta e, à medida que o catalisa-dor (produto) vai se formando, sua velocidade vai aumentando.

EQUILÍBRIO QUÍMICO

Um equilíbrio químico é a situação em que a proporção entreas quantidades de reagentes e produtos em uma reação química semantém constante ao longo do tempo. Foi estudado pela primeiravez pelo químico francês Claude Louis Berthollet em seu livro Es- sai de statique chimique de 1803. Teoricamente, toda a reação quí-mica ocorre nos dois sentidos: de reagentes se transformando em produtos e de produtos se transformando de volta em reagentes.

Contudo, em certas reações, como a de combustão, virtualmente100% dos reagentes são convertidos em produtos, e não se observao contrário ocorrer (ou pelo menos não em escala mensurável); taisreações são chamadas de irreversíveis. Há também uma série dereações nas quais logo que certa quantidade de produto(s) é forma-da, este(s) torna(m) a dar origem ao(s) reagente(s); essas reações possuem o nome de reversíveis. O conceito de equilíbrio químico praticamente restringe-se às reações reversíveis.

Reversibilidade de reações químicas

Um exemplo de reação reversível é a da produção da amônia(NH

3), a partir do gás hidrogênio (H

2) e do gás nitrogênio (N

2) —

que faz parte do Processo de Haber:

N2(g)

+ 3H2(g)

2NH3(g)

Note-se que a seta dupla ( ) signica que a reação ocorrenos dois sentidos, e que o subscrito (g) indica que a substância se

encontra na fase gasosa. Nesta reação, quando as moléculas denitrogênio e as de hidrogênio colidem entre si há uma certa chan-ce da reação entre elas ocorrer, assim como quando moléculas deamônia colidem entre si há uma certa chance de elas se dissocia-rem e de se reorganizarem em H

2e N

2.

No início do processo, quando há apenas uma mistura de hi-drogênio e nitrogênio, as chances das moléculas dos reagentes (H

2

e N2) colidirem umas com as outras é a máxima de toda a reação,

o que fará com que a taxa (ou velocidade) com que a reação ocorretambém o seja. Porém à medida com que a reação se processa onúmero de moléculas de hidrogênio e de nitrogênio diminui, re-duzindo dessa forma as chances de elas colidirem entre si e, con-sequentemente, a velocidade desse sentido da reação. Por outro

lado, com o avançar da reação, o número de moléculas de amôniavai aumentando, o que faz com que cresçam as chances de elascolidirem e de se voltar a formar hidrogênio e nitrogênio, elevandoassim a velocidade desse sentido da reação. Por m chegará ummomento em que tanto a velocidade de um dos sentidos quantoa do outro serão idênticas, nesse ponto nenhuma das velocidadesvariará mais (se forem mantidas as condições do sistema onde areação se processa) e ter-se-á atingido o equilíbrio químico, con-forme ilustrado nas guras abaixo:

Velocidade das reações direta e inversa em função do tempo

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QUÍMICA

Concentração das substânciasenvolvidas em função do tempo

Um raciocínio similar, em princípio, pode ser aplicado paraqualquer equilíbrio. Deve-se salientar que quando uma reaçãoatinge o equilíbrio ela não para. Ela continua se processando, po-rém tanto a reação direta como a inversa ocorrem à mesma veloci-dade, e desse jeito a proporção entre os reagentes e os produtos nãovaria . Por outras palavras, estamos na presença de um equilíbriodinâmico (e não de um equilíbrio estático).

Constante de Equilíbrio

“Por exemplo, a constante dessa reação na temperatura de10300 K é 0,0413, note que a constante é Adimensional.” Uma vezatingido o equilíbrio a proporção entre os reagentes e os produtosnão é necessariamente de 1:1 (lê-se um para um). Essa proporçãoé descrita por meio de uma relação matemática, mostrada a seguir:

Dada a reação genérica: aA + bB yY + zZ, onde A, B, Y e Z representam as espécies químicas envolvidas e a, b, y e z os seusrespectivos coecientes estequiométricos. A fórmula que descrevea proporção no equilíbrio entre as espécies envolvidas é:

Os colchetes representam o valor da concentração (normal-mente em mol/L) da espécie que está simbolizada dentro dele ([A]= concentração da espécie A, e assim por diante). é uma gran-

deza chamada de constante de equilíbrio da reação. Cada reaçãode equilíbrio possui a sua constante, a qual sempre possui o mesmovalor para uma mesma temperatura. De um modo geral, a constan-te de equilíbrio de uma reação qualquer é calculada dividindo-se amultiplicação das concentrações dos produtos (cada uma elevadaao seu respectivo coeciente estequiométrico) pela multiplicaçãodas concentrações dos reagentes (cada uma elevada ao seu relativocoeciente estequiométrico).

Um exemplo disso é a formação do trióxido de enxofre (SO3)

a partir do gás oxigênio (O2) e do dióxido de enxofre (SO

2(g)) —

uma etapa do processo de fabricação do ácido sulfúrico:

2 SO2(g)

+ O2(g)

2 SO3(g)

A constante de equilíbrio desta reação é dada por:

É possível determinar experimentalmente o valor da constantede equilíbrio para uma dada temperatura. Por exemplo, a constantedessa reação na temperatura de 1000 K é 0,0413. A partir dela,dada uma certa quantidade conhecida de produtos adicionados ini-cialmente em um sistema nessa temperatura, é possível calcular por meio da fórmula da constante qual será a concentração de to-das as substâncias quando o equilíbrio for atingido.

É importante notar que, Kc para uma equação química SÓdepende da temperatura, não é alterado por catalisador e mede aespontaneidade da reação direta, a partir da condição padrão ( 1mol/l ou 1 atm )

Utilizando a relação: ΔG = ΔH - TΔS, onde ΔG é a energialivre de Gibbs, T a temperatura absoluta e ΔS e a variação da en-tropia. Podemos colocá-la da seguinte forma:

(I) G = H - TS (É possível por ser função de estado)

E sabendo que:

(II) H = U + PV, onde U e a energia interna, P é a pressão eV o volume.

Derivando (I) temos:

dG = dU - d(TS) → dG = d( U + PV ) - TdS – SdT→ dG = dU + PdV + VdP - TdS - SdT (III),

Sabendo que: dS = dQrev/T → dQrev = TdS ( IV )

Tendo que: dU = dQ - PdV ( V )

Inserindo (IV) e (V) em (III)

dG = dU + PdV + VdP - TdS, onde TdS = 0 pois,

Para P e T constantes temos: dG = dQ - PdV + VdP - dQ ,onde PdV = 0

Integrando a equação de Gº ( G padrão ) a G e de Pº ( “P zero”= P padrão ) temos:

ʃdG = ʃVdP = G - Gº = ʃ(nRT/P)dP , onde n é o nº de mols, R a constante universal dos gases.

G - Gº = RTln(P/Pº)

Onde Pº = 1atm, note que daqui ca extremamente claro queo K é adimensional, pois P/Pº é adimensional. Chegamos: G = Gº+ RTlnP (VI) , onde lnP e o logaritmo de base e de P

Agora tendo uma reação:

aA + bB → cC + dD ( Reação direta )

cC + dD → aA + bB ( Reação inversa )

ΔG = Gp - Gr, onde Gp = Energia dos produtos e Gr dosreagentes.

Colocando (VI) nessa equação, conclui - se: ΔG = ΔGº +RTln[X/Y]

Onde X = A multiplicação das pressões parciais dos produtoselevado a seus respectivos coecientes estequiométricos e Y idem para os reagentes.

X/Y = Q, onde Q é o quociente da reação.

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QUÍMICA

Para o equilíbrio temos que K = Q e ΔG = 0ΔG = 0 pois a reação direta e inversa não são espontâneas,

portanto é possível armar que o equilíbrio foi atingido! Temos por m:

0 = ΔGº + RTlnK , concluindo:

K = e( -ΔGº/RT)

Note que aqui ca mais claro ainda que o K é adimensionale que o K de uma reação elementar é o mesmo, caso a reação nãoseja elementar, por causa da função de estado, onde ΔG

f = ΔG

i,

logo K não depende do caminho percorrido, só dependendo a temperatura. Note também que K mede a espontaneidade a partir dacondição padrão. É possível demonstrar a lei de Guldberg-Waagee a Lei de Avogrado.

K = K 1/K

2= [Produtos]/[Reagentes] → K

1[Reagentes] =

K 2[PRODUTOS]

Logo V1

= V2, onde V

1= Velocidade da reação direta e V

2da

inversa (Lei de Guldberg - Waage). E para Lei de Avogrado temos:

K = K 1/K

2→ [e(-Gp/RT)]/[e(-Gr/RT)] → {e[(-Hp/RT)+(TS/RT)]}/{e[(-Hr/RT)+(TS/

RT)]}

Onde: e(TS/RT) = A1,2

e H p,r

é a entalpia dos produtos que é a Ea,energia de ativação, logo temos que:

K = A.e(-Ea/RT) - Lei de Avogrado.

Constante para a soma de reaçõesSe uma reação química pode ser expressa pela soma de duas

ou mais reações (ou etapas individuais), então a constante de equi-líbrio da reação global será a multiplicação das constantes de cadauma das reações individuais.

2P(g)

+ 3Cl2(g)

2PCl3(g)

PCl3(g)

+ Cl2(g)

PCl5(g)

2P(g)

+ 5Cl2(g)

2PCl5(g)

Neste caso, a terceira reação é igual à soma da primeira maisduas vezes a segunda:

+

2P(g)

+ 3Cl2(g)

2PCl3(g)

PCl3(g) + Cl2(g) PCl5(g)

PCl3(g)

+ Cl2(g)

PCl5(g)

2P(g)

+ 5Cl2(g)

2PCl5(g)

E a sua constante de equilíbrio pode ser expressa por:

Pode se perceber que caso uma reação apareça duas ou maisvezes na soma, ela aparece esse mesmo número de vezes na mul-tiplicação.

Relação entre a velocidade da reação e a constante deequilíbrio

Conforme já mencionado, no equilíbrio a velocidade tanto dareação inversa quanto a da direta são iguais. Por sua vez, a veloci-dade de uma reação depende de uma outra constante chamada de

constante de velocidade (simbolizada aqui por ); e é possível en-contrar uma relação entre as constantes de velocidade das reaçõesdireta e indireta, e a constante de equilíbrio.

Para demonstrar isso, considere-se o seguinte equilíbrio ge-nérico (supondo que as suas reações ocorram cada qual em umaúnica etapa):

2A X + Y

vejamos as duas reações que ocorrem nele, juntamente com aexpressão de suas respectivas velocidades ( ):

2A → X + Y

X + Y → 2A

É importante frisar que o expoente que eleva as concentraçõesdas espécies na fórmula da velocidade não necessariamente éigual ao respectivo coeciente estequiométrico da espécie nareação, contudo o expoente certamente será assim se a reação se processar em uma única etapa (conforme se está considerandonessa situação). Uma vez que as velocidades de ambas as reaçõessão idênticas no equilíbrio, pode-se igualá-las:

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QUÍMICA

Rearranjando a equação, tem-se:

Observemos que a expressão do membro esquerdo é idênticaà fórmula do equilíbrio dessa reação. Então podemos escrever:

Esta relação é válida para qualquer equilíbrio cujas reaçõesocorram em uma única etapa, o que pode ser facilmente constatado por essa mesma dedução para outros equilíbrios. No caso de asreações se processarem em mais de uma etapa, basta lembrar que

a reação global nada mais é que a soma das reações de cada etapa.Para cada uma das etapas pode-se fazer essa mesma dedução, eentão somar cada reação (o que signica multiplicar as suas cons-tantes). Dessa forma teremos para uma reação de múltiplas etapas:

Sendo , , , e assim por diante as constantes de ve-locidades de cada etapa.

Equilíbrio heterogêneo

Quando todas as substâncias envolvidas no equilíbrio se en-contram no mesmo estado físico diz-se que temos um equilíbrio

homogêneo, que é o caso de todos os equilíbrios apresentadosaqui até então. Analogamente, os equilíbrios onde estão envolvi-das mais de uma fase são chamados de equilíbrios heterogêneos,como o seguinte:

Ni(s)

+ 4CO(g)

Ni(CO)4(g)

Note-se que o subscrito (s) signica que a espécie se encontrano estado sólido. Equilíbrios heterogêneos, como este, frequente-mente apresentam ao menos um sólido puro ou um líquido puro. Na expressão da constante de equilíbrio temos as concentrações

das espécies envolvidas. A concentração pode ser calculada di-vidindo-se o número de mols da substância pelo volume que elaocupa. O número de mols representa a quantidade de matéria e, por isso, ele é proporcional a massa; assim o número de mols divi-dido pelo volume é proporcional à massa dividida pelo volume. Adensidade de algo é justamente calculada dividindo-se a sua massa pelo seu volume ocupado. No caso de uma substância pura, todaa sua massa corresponde à de uma única substância, e assim a sua“concentração” do seu número de mols dividido pelo volume é proporcional a sua densidade (massa dividida pelo volume).

A densidade de uma dada substância em dadas condições éuma propriedade intensiva, ou seja, é a mesma independentemen-te do quanto dessa substância houver. Dessa forma pode-se con-cluir que a concentração de um sólido ou um líquido puro (que

são virtualmente incompressíveis) é a mesma independentemen-te de quanto houver deles (já um gás, que pode ser comprimidosem diculdade, tem a sua concentração variada facilmente). Por essa razão se simplica as expressões das constantes de equilíbrio

omitindo-se a concentração de sólidos e líquidos puros. Com isso,a expressão para a constante do último equilíbrio apresentado ca:

Equilíbrio gasoso

Pela equação dos gases perfeitos tem-se que para cada gás deuma mistura gasosa:

,

onde é a pressão parcial de um gás qualquer (ou seja, a pressão que ele teria caso estivesse apenas ele no recipiente),é o volume ocupado pela mistura, é o número de mols do gás,

é a constante dos gases perfeitos, e a temperatura em kelvin.Rearranjando a equação, teremos:

O membro esquerdo ( / ) é a fórmula para o cálculo daconcentração molar do gás. A constante é sempre a mesma e a

temperatura não varia em um sistema que permanece em equi-líbrio químico, assim o único fator que pode variar na equação emum equilíbrio é a pressão parcial . Dessa forma pode-se dizer que a concentração do gás é proporcional à sua pressão parcial.Com base nisso, também é possível escrever a fórmula da constan-te de equilíbrio usando-se as pressões parciais dos gases envolvi-dos, no lugar de suas concentrações. Por exemplo:

H2(g)

+ I2(g)

2HI(g)

Observe-se que agora a constante de equilíbrio está represen-tada por , em vez de (quando o cálculo foi feito usando--se as concentrações dos gases). Essas duas constantes para ummesmo caso possuem valores diferentes uma da outra, então é importante especicar qual das duas se está usando quando se estálidando com um equilíbrio.

Adição ou remoção de reagentes (Não serve para sólidos)

Ao se alterar a quantidade de uma substância, também se estámexendo na velocidade em que a reação se processa (pois se estarámudando as chances de as substâncias reagirem entre si). Dessaforma, a velocidade das reações direta e inversa deixa de ser igual:se uma substância foi retirada de uma das reações, essa passará aser mais lenta; e, analogamente, ela passará a ser mais rápida se

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QUÍMICA

uma substância for adicionada a ela. Assim ocorre que se algo for acrescentado, o equilíbrio tende a reduzir a quantidade dessa subs-tância e vice-versa. Tal resposta do equilíbrio pode ser sumarizada pelo assim chamado Princípio de Le Chatelier :

Quando um stress é aplicado a um sistema em equilíbrio dinâ-mico, o equilíbrio tende a se ajustar para diminuir o efeito do stress.À medida que as reações se processam, as suas velocidades vão seaproximando até que se igualem e assim é atingido novamente oequilíbrio. A constante do equilíbrio será a mesma da de antes dese adicionar ou remover substâncias.

Compressão

Um equilíbrio gasoso pode ser afetado pela compressão. Deacordo com o princípio de Le Chatelier, com o aumento da pres-são o equilíbrio tende a se deslocar no sentido de diminuir essa pressão, o que signica favorecer a reação que resulte no menor número de moléculas no estado gasoso. Nesse caso, a o valor da

constante de equilíbrio também não é alterado. Para se observar talefeito, considere-se esse equilíbrio:

N2O

4(g)2NO

2(g)

As concentrações podem ser escritas como o seu número demols dividido pelo volume ( ), então teremos:

Se o valor de (volume) diminuir, é preciso que o número demols do N

2O

4aumente para que o valor da constante de equilíbrio

permaneça o mesmo. Na reação, esse reagente representava meta-de do número de moléculas do produto. O mesmo raciocínio podeser aplicado em qualquer equilíbrio gasoso.

Temperatura

É encontrado experimentalmente que a formação de produtosde uma reação exotérmica (isto é, que liberta energia) é favorecidacom a diminuição da temperatura, ao passo que a formação de produtos em uma reação endotérmica (isto é, que absorve energia)

é favorecida com o aumento da temperatura. Em um equilíbrio, seuma reação é endotérmica a outra necessariamente é exotérmica,e vice-versa. Aumentar ou diminuir a temperatura fará com quea velocidade de uma das reações aumente e a da outra diminua.As velocidades das reações se igualarão novamente depois de umtempo; porém nesse caso como temos o favorecimento e o des-favorecimento da formação de certas substâncias, a constante deequilíbrio nessa nova temperatura não será mais a mesma da temperatura anterior.

Catalisador

A adição de um catalisador direciona a reação para um novomecanismo, o qual é mais rápido do que o sem a catálise.

Contudo, o catalisador não afeta o valor da constante de equi-líbrio, ele apenas faz com que o equilíbrio seja atingido em umtempo menor, conforme mostrado na gura a seguir:

Curvas tracejadas: com catalisador

Curvas cheias: sem catalisador

Atenção: O equilíbrio não é deslocado com a presença do ca-talisador.

Relação entre as constantes K p

e K c

Existe uma relação matemática entre as constantes de equilí- brio em função da concentração K

ce em função da pressão parcial

K p, baseada na equação de Clapeyron:

em que: R é a constante universal dos gases, T é a temperaturaabsoluta e Δn é a diferença entre a soma dos coecientes inteirosdos produtos gasosos e a soma dos coecientes inteiros dos rea-gentes gasosos. Por exemplo, no equilíbrio:

aA(g)

+ bB(g)

+ cC(s)

yY(g)

+ zZ(g)

Δn = (y + z) - (a + b)

Essa expressão matemática apresenta uma limitação, não ad-mitindo a presença de um ou mais líquidos na reação em questão.Isso não signica que a reação não apresente K

pe K

c, signica

apenas que a expressão é inválida para esse caso.

Aplicações

Dada a constante de equilíbrio, é possível saber em qual dire-ção a reação vai ocorrer preferencialmente no início quando mis-turamos certas quantidades de substâncias que estarão em equilí- brio entre si. Para isso basta calcular o quociente de reação para oinício da mistura. Sua expressão é exatamente a mesma que a daconstante de equilíbrio, o que muda é que nesse caso usamos asconcentrações ou as pressões parciais de um dado instante da rea-ção (não necessariamente no equilíbrio). Se o quociente de reaçãofor maior que a constante de equilíbrio, isso signica que a quanti-dade de produtos é alta demais e, pelo princípio de Le Chatelier, areação vai se processar preferencialmente no sentido de consumir os produtos.

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QUÍMICA

Analogamente, se o quociente de reação for menor que aconstante de equilíbrio, a reação vai se processar preferencialmen-te do sentido de consumir os reagentes. Sabendo-se disso, tambémé possível favorecer a formação de um produto de interesse o re-movendo em uma certa taxa ao longo do processo (pois assim oequilíbrio será deslocado a favor da formação desse produto).

Teoria das Colisões

A teoria das colisões, proposta por Max Trautz e WilliamLewis em 1916 e 1918, qualitativamente explica como reaçõesquímicas ocorrem e porque taxas de reação diferem para diferen-tes reações. Esta teoria é baseada na ideia que partículas reagentesdevem colidir para uma reação ocorrer, mas somente uma certafração do total de colisões tem a energia para conectar-se efetiva-mente e causar a transformaçao dos reagentes em produtos. Isto é porque somente uma porção das moléculas tem energia sucientee a orientação adequada (ou ângulo”) no momento do impacto paraquebrar quaisquer ligações existentes e formar novas. A quanti-dade mínima de energia necessária para isto ocorrer é conhecidacomo energia de ativação.

Partículas de diferentes elementos reagem com outras por apresentar energia de ativação com que acertam as outras. Se oselementos reagem com outros, a colisão é chamada de sucesso,mas se a concentração de ao menos um dos elementos é muito bai-xa, haverá menos partículas para outros elementos reagirem comaqueles e a reação irá ocorrer muito mais lentamente. Com a temperatura aumentando, a energia cinética média e velocidade dasmoléculas aumenta mas isto é pouco signicativo no aumento donúmero de colisões. A taxa da reação aumenta com a diminuiçãoda temperatura porque uma maior fração das colisões ultrapassa aenergia de ativação. A teoria das colisões está intimamente relacio-nada com a cinética química.

Catalisadores e Inibidores

O catalisador é uma substância que aumenta a velocidade deuma reação, mas não é consumido ao longo desta. A introduçãode um catalisador fornece um caminho de reação alternativo queapresenta uma menor energia de ativação, consequentemente a ve-locidade de reacção aumenta. Um catalisador aumenta a velocida-de de uma reacção química, uma vez que baixa a energia de activa-ção (Ea) da reacção através da alteração do mecanismo reaccional,fornecendo assim um caminho alternativo que evita o passo lentoque determina a velocidade da reação não catalisada.

Note-se que um catalisador apesar de modicar o mecanismode uma reação, não afeta a variação da energia de Gibbs (ΔG) dareação global, dado que a energia de Gibbs é uma função de es-tado. Logo, uma reacção termodinamicamente desfavorável não passará a ser favorável pela introdução de um catalisador. Umaoutra característica importante de um catalisador é a sua seletivi-dade, ou seja, a capacidade que o catalisador tem de formar umaquantidade elevada do produto de reação pretendido, limitando aomínimo os outros produtos da reação. Apesar de um catalisador não ser consumido no decorrer da reacção, acaba por ir perdendo asua atividade, uma vez que, durante os ciclos catalíticos, vai sendo progressivamente destruído em reações secundárias.

De acordo com a fase em que o catalisador se encontra, classi-ca-se como heterogêneo, quando se encontra numa fase diferenteda dos reagentes, ou homogêneo, quando está na mesma fase queos reagentes.

Os catalisadores heterogêneos são em geral sólidos, resisten-tes a temperaturas elevadas e têm a vantagem de serem facilmenteseparáveis dos produtos de reação. Os catalisadores homogêneostêm como vantagem uma elevada seletividade, porém, como estão

na mesma fase que os produtos de reacção, torna-se difícil separá--los, conduzindo à sua perda.A natureza química dos catalisadores e a sua aplicação catalí-

tica é muito diversa. No entanto, é possível fazer algumas generali-zações. Os íons H+ são usados como catalisadores, sobretudo, parareações que envolvam grupos OH (água, álcoois, etc.), incluindo ahidrólise e estericação. Os metais de transição são frequentemen-te usados para catalisar reações de oxidação-redução. Nos proces-sos catalíticos que envolvam hidrogênio, a platina é o metal que,geralmente, está sempre presente, como por exemplo, na hidroge-nação de alcenos. A nível biológico, as reações bioquímicas sãocatalisadas por proteínas globulares, denominadas enzimas. Devi-do à sua estrutura tridimensional, as enzimas apresentam locais es- pecícos, designados por centros ativos, onde a molécula reativa,substrato, se encaixa. Esta é uma situação análoga à de uma chave(o reagente) que apenas funciona com uma determinada fechadu-ra (enzima). Deste modo, apenas moléculas especícas, ou partesespecícas de moléculas com uma forma particular, se encaixamno centro ativo da enzima e cam temporariamente ligados. Estas propriedades levam a que se usem enzimas como catalisadores nasíntese de compostos orgânicos, processo denominado biocatálise.

Um catalisador é uma substância introduzida num sistema re-acional com o objetivo de aumentar a velocidade da reacção. Noentanto, existem substâncias que diminuem a velocidade de umareação química, sendo designadas por inibidores. Em contrastecom os catalisadores, os inibidores são consumidos no decorrer da reação. Existem casos em que as reações químicas são auto-

catalisadas, uma vez que um dos produtos formados atua comocatalisador. Assim, no decurso destas reações a quantidade de ca-talisador vai aumentando o que promove o aumento (de forma nãolinear) da velocidade de reação. No entanto, na fase nal da reaçãoa velocidade vai diminuindo à medida que os reagentes se vão es-gotando.

No quotidiano os catalisadores estão presentes em variadís-simas situações, desde os processos industriais e processos bio-químicos que ocorrem nos organismos até às reações que ocor-rem na atmosfera, como por exemplo, a destruição do ozono (O

3)

na estratosfera. Neste último processo, o ozônio (O3) é destruído

pelos átomos de cloro (Cl) provenientes dos clorouorcarbonetos(CFCs) existentes na estratosfera a formação de átomos de cloro(Cl) a partir da quebra da ligação C-Cl por ação da luz ultravioleta

na molécula de triclorouorometano (CFCl3):

CFCl3

+ h ν → CFCl2

+ Cl

O átomo de cloro (Cl) assim libertado atua como iniciador deuma reação química (via radicais livres) com as moléculas de O

3

existentes na estratosfera, estabelecendo-se o seguinte ciclo catalí-tico (reação em cadeia):

Cl + O3

→ ClO + O2

ClO + O → Cl + 2O2

--------------------------------O

3+ O → O

2+ O

2

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QUÍMICA

Deste modo, os átomos de cloro (Cl) atuam como iniciadorese catalisadores, estando disponíveis no nal de cada ciclo para no-vas reações. Assim, um único átomo de Cl pode destruir milharesde moléculas de O

3, conduzindo à diminuição da quantidade de

ozônio presente na estratosfera. Na atualidade, os catalisadorestêm uma grande importância econômica nos processos industriais,estimando-se que 90% de todos os produtos químicos produzidosenvolvam a utilização de um catalisador em algum dos seus está-gios de produção. O desenvolvimento de novos catalisadores, tem permitido que as reações sejam não só mais rápidas, mas tambémmais limpas e menos consumidoras de energia, o que torna os processos cada vez mais ecológicos e econômicos.

Lei Châtelier

O princípio de Le Chatelier foi proposto pela primeira vez em1888 pelo físico e químico francês Henri Louis Le Chatelier, quenasceu em Paris, a 8 de outubro de 1850, e que faleceu em Isère,

a 17 de setembro de 1936. O princípio de Le Chatelier é uma con-sequência da lei da conservação da energia e pode ser descrito daseguinte forma: quando um sistema em equilíbrio é sujeito a uma perturbação (alteração da temperatura, da concentração ou da pres-são, entre outros), o equilíbrio desloca-se no sentido que contrariaessa alteração, até se estabelecer um novo estado de equilíbrio.

Com base neste princípio, é fácil prever qual o sentido em quese desloca qualquer equilíbrio, quando o sistema é sujeito a uma perturbação. São diversos os fatores que podem provocar perturba-ção no equilíbrio, com evolução num ou noutro sentido. Verica--se que a temperatura só tem efeito na posição de equilíbrio dasreações endotérmicas ou exotérmicas. A elevação da temperaturadesfavorece as reações exotérmicas e favorece as endotérmicas.

As alterações de pressão (ou volume) afetam a posição de

equilíbrio dos sistemas gasosos, se a reação se der com variaçãode volume. Se se aumentar a pressão de um sistema em que exis-tem componentes gasosos em equilíbrio, este desloca-se no senti-do em que há formação de menor número de moles gasosas. Umaumento de pressão é equivalente a uma diminuição de volume.Se se aumentar a concentração de um reagente de um sistema emequilíbrio, este evolui no sentido em que contraria esse aumento,isto é, no sentido em que se consome esse reagente, ou seja, nosentido direto.

Inuência da concentração

Supondo o equilíbrio: N

2(g) + 3H

2(g) ⇐> 2NH

3(g)

Se tivermos colocado N2, H2 e NH3 em um recipiente mantidoà temperatura constante e que seja esperado até que o sistema atin- ja o equilíbrio. Será medido em seguida a concentração de equilí- brio de cada uma das três substâncias. Seqüencialmente, o equilí- brio será perturbado adicionando N

2no recipiente. A concentração

de cada substância mostra ser constante à esquerda do gráco: osistema está em equilíbrio. Repentinamente, a concentração de N

2

aumenta, quando maior quantidade é adicionada ao recipiente. Aconcentração de N

2e de H

2imediatamente começou a diminuir, ao

mesmo tempo a concentração de NH3

começou a aumentar. Estasmudanças ocorrem quando falamos que o equilíbrio “foi desloca-do para a direita”.

N

2

(g) + 3H2(g) ⇐> 2NH3

(g)

Estas mudanças continuam, entretanto a velocidade diminuigradualmente, até que o sistema novamente restabelece um estadode equilíbrio, após o qual a concentração de um permanece cons-tante. Neste experimento, parte da quantidade de N

2adicionada é

consumida no deslocamento do equilíbrio, assim, o efeito da adi-ção (aumento na concentração) é parcialmente compensado. Emoutras palavras, o ajuste do sistema tende a minimizar o efeito deadição de N

2, como prevê o princípio de Le Châtelier. Nota-se, en-

tretanto, a mudança nas grandezas relativas da concentração, queocorre após a adição de N

2. Estas mudanças estão na proporção de

1:3:2 (de [N2] para [H

2] e para [NH

3], o que está em concordância

com a estequiometria da reação. N

2(g) + 3H

2(g) ⇐> 2NH

3(g)

Um aumento na concentração dos reagentes ou uma diminui-

ção na concentração dos produtos desloca o equilíbrio para a direi-ta. Uma diminuição da concentração dos reagentes ou um aumento

da concentração dos produtos desloca o equilíbrio para a esquerda.

Inuência da pressão

A resposta dada por um sistema em equilíbrio à adição ou

remoção de um componente é mais uma resposta à mudança deconcentração do que uma variação de quantidade. Para conrmar esta armação, considere novamente o equilíbrio:

N

2(g) + 3H

2(g) ⇐> 2NH

3(g)

Se repentinamente for diminuído o volume do recipiente à

temperatura constante, as quantidades de N2, H

2e NH

3não são

imediatamente afetadas, entretanto, as concentrações aumentam. Neste caso, o equilíbrio se desloca para a direita; é formado mais NH

3, e menos N

2e H

2estarão presentes depois de restabelecido o

equilíbrio. A resposta do sistema deve estar vinculada à concentra-ção. De que maneira o princípio de Le Châtelier explica a forma-ção de mais NH

3neste equilíbrio? O equilíbrio é deslocado para

a direita porque assim será reduzido o número total de moléculas,e portanto, a pressão total no recipiente. A diminuição do volumede uma mistura de gases aumentará a pressão total (Lei de Boyle).

Neste caso, porém, o aumento de pressão é minimizado peladiminuição do número de moléculas de gás. Note, entretanto, quedepois do equilíbrio ser restabelecido, embora esteja presente mais NH

3e menos H

2e N

2, as concentrações de todos os três aumenta-

ram, como consequência da diminuição de volume do recipiente.

Nem sempre uma variação no volume do recipiente provocará umdeslocamento no equilíbrio num sistema gasoso em equilíbrio. Por exemplo no equilíbrio:

2HI(g) ⇐> H

2(g) + I

2(g)

o número de moléculas de gás é igual nos dois lados da equação,

o sistema em equilíbrio não responde a uma diminuição de volume,à temperatura constante. Neste caso não existe mecanismo paraminimizar o aumento de pressão, portanto, nenhum deslocamentoé produzido pela variação de volume do recipiente. A variação da pressão também não exerce inuência sobre os equilíbrios não--gasosos. Um aumento na pressão do sistema desloca a reação parao lado que tiver menos moléculas.

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Uma diminuição na pressão do sistema desloca o equilíbrio para o membro que tiver mais moléculas. O que acontece a umequilíbrio se for aumentada a pressão total por meio da adição deum gás inerte ao recipiente? Neste caso, pode-se esperar que o

equilíbrio se desloque na direção em que existem menos molécu-las, mas não é o que ocorre. Isto é explicado pelo fato das concen-trações de N

2, H

2e NH

3não serem afetadas pela adição de um gás

inerte, já que o volume do recipiente é mantido constante.

Inuência da temperatura

Agora será considerada a inuência de mudanças de tempera-

tura sobre um sistema em equilíbrio. O princípio de Le Châtelier prevê que um aumento de temperatura favorece um reação endo-térmica. A formação de amônia a partir de seus elementos é umareação exotérmica.

N

2

(g) + 3H2

(g) ⇐> 2NH3

(g) ∆H = -92,2 kJ o que poderia ser rescrito como N

2(g) + 3H

2⇐> 2NH

3(g) + 92,2 kJ

Assim, a reação à direita é exotérmica e a da esquerda é endo-

térmica. A adição de calor a este equilíbrio causa um deslocamento para a esquerda. A reação endotérmica (para a esquerda) conso-me parte do calor adicionado para produzir mais N

2e H

2a partir

de NH3, e desta maneira a temperatura aumenta menos do que se

poderia esperar. As temperaturas mais altas, as concentrações deequilíbrio de [N

2] e [H

2] são maiores e a de [NH

3] é menor. Com a

diminuição da temperatura há uma inversão de todos os efeitos ci-

tados, uma vez que é favorecida a reação exotérmica. É produzidocalor que compensa parcialmente aquele retirado do sistema. Umaumento de temperatura desloca o equilíbrio no sentido da reaçãoendotérmica. Uma diminuição na temperatura desloca o equilíbrioem direção à reação exotérmica.

5. SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS:CLASSIFICAÇÃO E CARACTERÍSTICAS

GERAIS.

Química Básica – Estrutura

MATÉRIA ⇐ qualquer coisa que tem existência física reale, portanto, ocupa espaço. O material do qual as substâncias sãofeitas.

Classicação da matéria

A matéria pode ser classicada como uma:- Substância pura ⇐ possui composição uniforme, denida

e característica. Logo, apresenta propriedades também denidas.Ex. a água, o ferro, o oxigênio, etc.

Substância pura pode ser classicada em:

- Substância simples (ou elemento)

Substância fundamental e elementar, ou seja, não pode ser separada ou decomposta em substâncias mais simples. Ex.: o

carbono, oxigênio, etc.- Substância composta (ou composto)

Constituída de átomos de 2 ou mais elementos combinadossegundo uma relação (razão) denida. Ex.: água, glicose, sacarose,etc.

Os compostos podem ser decompostos em substâncias maissimples.

Ex.: A água quando submetida a uma eletrólise (uso deeletricidade para promover reações químicas) se decompõe emduas substâncias simples conforme a equação: 2 H

2O(l) → 2 H

2

(g) + O2

(g)

- Mistura

Consiste de duas ou mais substâncias sicamente misturadas eque pode ser separadas em seus componentes pode intermédio dasdiferenças entre suas propriedades físicas. As misturas podem, por sua vez, ser classicadas em:

- Misturas homogêneas (ou soluções)

São aquelas em que os componentes estão uniformementemisturados mesmo em uma escala molecular.

Ex.: ar, água+ álcool e soluções de um modo geral.

- Misturas heterogêneas

São aquelas em que os componentes individuais, emboraestejam misturados, permanecem em diferentes regiões e podemser diferenciados em escala microscópica.

Ex.: areia + açúcar

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QUÍMICA

Representação das Substâncias – Os Símbolos e asFórmulas Químicas

Enquanto os símbolos são usados para representar os

elementos ou seus átomos, as fórmulas químicas são utilizadas para representar os compostos ou agregados de seus átomos.

Existem vários tipos de fórmulas químicas, quais sejam:

- molecular;- empírica;- estrutural;- centesimal.

Entre as fórmulas mencionadas, merece destaque a fórmulaestrutural por fornecer informações não apenas do número de cadatipo de átomo na molécula, mas principalmente de como eles estãoligados entre si no interior da molécula.

FÓRMULAS MOLECULAR

Esta emprega símbolos e índices para indicar o número decada tipo de átomo na molécula. ( Ex. uma molécula de glicoseapresenta fórmula molecular: C

6H

12O

6)

- FÓRMULA MÍNIMA OU EMPÍRICA

Informa somente o número relativo de átomos de diferenteselementos em um composto, sendo que os números são expressoscomo uma razão mais simples. (Ex. a fórmula empírica da glicoseé CH

2O)

OBS:i. A fórmula molecular é sempre um múltiplo inteiro da fórmula

mínima. No caso da glicose, a fórmula molecular é C6H

12O

6, que é

6 vezes sua fórmula empírica (CH2O).

ii. Enquanto a fórmula empírica informa apenas uma proporção de átomos, a fórmula molecular indica o número realde átomos de cada elemento em uma molécula individual.

iii. Há casos em que a proporção de átomos indicada nafórmula molecular não pode ser reduzida para números inteirosmenores. Nesses casos, a fórmula molecular é idêntica à mínima(Ex. é o caso da sacarose: C

12H

22O

11).

v. Em geral as substâncias moleculares são representadas por fórmulas moleculares, enquanto que para substâncias que não são

constituídas de moléculas, é possível escrever somente a fórmulaempírica. (Ex. cloreto de sódio: sua fórmula empírica é NaCl).

- FÓRMULA ESTRUTURAL

Fornece número de cada tipo de átomo e indica com os átomosse encontram ligados entre si no interior da molécula.

Quanticando a Matéria - Âmbito Macroscópico

Massa → medida da quantidade de matéria de um corpo (ouobjeto). Logo, massa é diferente de matéria.

Densidade → razão entre a massa de um corpo e o volumeocupado por ele. Assim, quanto maior a quantidade de matéria queocupa um dado volume, maior será a densidade do material.

Transformando a Matéria - Processos Físico e Química

- Transformações físicas - não alteram a microestrutura(ou identidade) das substâncias. Ex. as mudanças de estado, por exemplo, a vaporização da água.

- Transformações químicas - provocam modicação namicroestrutura e propriedades químicas das substâncias resultantesda formação de novas ligações entre os átomos. Ex.: ferrugem; a

queima da madeira (combustão)

- Conservação da massa - em uma reação química nãoé mensurável a perda ou ganho de massa do sistema, ou seja, amassa total do sistema permanece essencialmente constante.

OBS.: É importante frisar que nas transformações da matériaem nível nuclear as energias envolvidas são tão elevadas que amassa do sistema sofre uma alteração considerável. A variação damassa pode encontrada usando a equação de Einstein (E = mc2)expressa como segue:

Δm = ΔE x c-2

Onde: Δm e ΔE = variação da massa e energia do sistema,respectivamente, e c = velocidade da luz no vácuo (c = 3 x 10 8 ms-1).

- Composição denida - esta lei descreve uma das propriedades mais importantes de um composto: sua composiçãoquímica, ou seja, um composto molecular apresenta umacomposição elementar constante e característica independente daquantidade da amostra considerada, bem como de sua origem.

Ex.: a água formada a partir de hidrogênio leve (1H)oxigênio-16 (16O) apresenta sempre a seguinte composição em

massa:

18 g H2O ------- 2 g H

100 g H2O------- x g ou (%) → x = 11,11 g de H ou 11,11 %

(em massa)

Analogamente, pode-se determinar a percentagem deoxigênio-16 como sendo 88,89 % (em massa).

OUTROS CONCEITOS IMPORTANTES

Sistema → porção limitada de matéria submetida a umainvestigação cientíca. Ex.: Sistema atômico = átomo, sistemamolecular = molécula, etc.

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QUÍMICA

Inércia → resistência que todo sistema material apresenta emmudar o seu estado de movimento. Quanto maior a massa, maior será a inércia do sistema.

Ex.: o elétron tem uma massa extremamente pequena, logosua trajetória pode ser facilmente alterada pela inuência de umagente externo (força).

Força → agente externo capaz de modicar o estado demovimento de um corpo.

Modelo → versão simplicada do sistema que busca descrever seus aspectos (ou elementos) essenciais.

Energia → é a capacidade de se realizar trabalho.

Trabalho é realizado quando um corpo é movimentado contrauma força de oposição ao seu deslocamento.

- Tipos de trabalho: mecânico (quando a força de oposiçãoé mecânica); elétrico (quando a força de oposição é elétrica, etc).

Ex.: Trabalho mecânico é realizado quando levantamos, por exemplo, um livro de uma mesa, pois o livro é deslocado contra aforça da gravidade (oposição).

Formas de energia

Existem muitas formas de energia: mecânica, elétrica,caloríca, química, radiante (luz), etc, todas interconversíveis.Entretanto, existem duas contribuições à energia total de umsistema que são fundamentais para as nossas discussões, quais

sejam:→ Energia cinética - energia que um corpo possui em

conseqüência de seu movimento. Matematicamente, temos:

Ec

= (1/2) m v2

Onde m é a massa (Kg) e v é a velocidade (m/s) do corpo (ousistema) e Ec é a energia cinética em Joule (J).

→ Energia potencial elétrica ou energia potencialcoulômbica (U) - é a energia devido à interação (atrativa ourepulsiva) entre cargas elétricas (elétrons, núcleos e íons). Aexpressão matemática para este tipo de energia é derivada da lei de

Coulomb (empírica) descrita abaixo.

Lei de Coulomb

Ao realizar experimentos com uma balança de Torção,Coulomb observou que a força elétrica (atrativa ou repulsiva)operante entre duas esferas carregadas tem módulo (magnitude ouintensidade) dado pela expressão:

Onde:- F = módulo da força coulômbica (N) no SI (Sistema

Internacional de Unidades);

- q1 e q2 = cargas puntiformes, em módulo, dadas emCoulomb (C) no SI;

- r = distância de separação das cargas, em metro (m);- ε0 = constante de permissividade do vácuo (ε0 = 8,854 x

10-12

J-1

C2

m-1

). Se as cargas têm o mesmo sinal (ambas positivas ou

negativas), então a força coulômbica que atua entre elas énaturalmente REPULSIVA, ou seja, tende a afastar uma da outra.Quando as cargas possuem sinais contrários, então a força queopera entre elas é ATRATIVA. Neste caso, a força provoca umaaproximação natural das cargas. Essas propriedades do vetor força(F) são ilustradas na Fig. 2.

Fig. 2 - Ilustração das forças coulômbicas (repulsivas e atrativas)que operam entre as cargas puntiformes q1 e q2 separadas pela

distância r.

Existe uma energia potencial coulômbica (U), que é uma

grandeza escalar, associada a essas interações elétricas dada por:

(quando a interação é repulsiva)

Onde U é dada em Joule (J), unidade expressa no SI.

Neste caso, só é possível aproximar as cargas de maneiraforçada, ou seja, se trabalho for realizado contra a força coulômbicarepulsiva (oposição). Portanto, quando a cargas são aproximadas(o valor de “r” diminui), temos um aumento da energia potencialelétrica (a energia do sistema aumenta). Por isso, a equação quefornece o valor de U apresenta sinal positivo (subentendido).

Por outro lado, a aproximação de cargas de sinais contrários

leva a uma diminuição de U. Neste caso, a equação que fornece oseu valor deve apresentar sinal negativo, isto é:

(quando a interação é atrativa).

Sendo assim, quando “r” diminui o valor de “U” torna-semais negativo e, portanto, o valor de U diminui aumentando aestabilidade do sistema.

Caso se deseje separar as cargas de sinais contrários (cujaforça entre elas é naturalmente atrativa) será necessário agorarealizar trabalho de modo a forçar o aumento da distância entreelas. Neste caso, um aumento de “r” implica um valor de U menosnegativo, indicando que a energia potencial está aumentando, oque torna o sistema menos estável.

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QUÍMICA

Enquanto as interações repulsivaspromovem o aumentoda energia do sistema (diminui sua estabilidade), as interaçõesatrativas sempre contribuem para a diminuição da energia dosistema, aumentando sua estabilidade.

Vale salientar ainda que a aplicação da lei de Coulomb émuito mais abrangente que a simples descrição das forças operamentre cargas elétricas (esferas, por exemplo). Com efeito, essa leiquando aplicada em conjunto com a Mecânica Quântica permitedescrever (ou explicar):

- As forças que ligam os elétrons ao núcleo dos átomos;- As forças que unem os átomos (ligações químicas) para

formar as moléculas;- As forças que ligam os átomos e as moléculas entre si

(ligações intermoleculares) para formar os líquidos e os sólidos;- A periodicidade das propriedades atômicas (ex.: energia de

ionização).

A ESTRUTURA MICROSCÓPICA DA MATÉRIA - Os

Átomos e as Moléculas

OS ÁTOMOS

Embora os átomos sejam constituídos de partículas aindamenores, eles constituem a unidade fundamental de toda a matéria.

AS MOLÉCULAS

- Os átomos podem se unir para formar agregados denominadosmoléculas.

- A força que faz com que os átomos se mantenham unidosé chamada ligação química. (Ex. a molécula da água: união de 2átomos de higrogênio e 1 átomo de oxigênio).

- Porém nem todas as substâncias são moleculares na natureza,sendo conhecidas como compostos iônicos. (Ex. o NaCl).

OBS.: Posteriormente discutiremos mais o assunto sobre as

diferenças entre substâncias moleculares e não-moleculares.

ESTRUTURA ATÔMICA

Sabe-se – segundo teorias e modelos desenvolvidos com baseem evidências experimentais – que a estrutura atômica compreendeas “estruturas eletrônica e nuclear”.

As propriedades químicas e físicas dos elementos dependemda natureza dos seus átomos, ou seja:

- da carga do núcleo (Z/e/);- da distribuição dos Z elétrons ao redor do núcleo (estrutura

ou conguração eletrônica);- da massa atômica (A).Sendo que a “estrutura eletrônica e a carga nuclear” dos

átomos fornecem a base para compreensão das propriedadesquímicas, a saber:

- as propriedades atômicas, especialmente a energia deionização e a anidade eletrônica;

- as ligações químicas que, por sua vez, determinam aestequiometria (de compostos e reações), etc.

Conseqüentemente, as propriedades químicas das“substâncias” resultam essencialmente da:

- estrutura eletrônica dos seus átomos;

- natureza de suas ligações.

Os núcleos mantêm suas identidades em processos físicose químicos e exercem uma inuência indireta nas propriedadesfísicas devido à sua massa – um exemplo, a alta densidade da águadeuterada se deve à presença do hidrogênio pesado ( 1

2H).

Por outro lado, a natureza e intensidade das forçasintermoleculares são os principais responsáveis pelas propriedadesfísicas dos materiais, embora a massa dos átomos (≈ massa donúcleo) também exerça alguma inuência.

Diante do exposto, é interessante notar que o conhecimentoda estrutura atômica é fundamental para a compreensão das propriedades químicas e físicas da matéria.

No tratamento da estrutura atômica, procura-se usualmentefocalizar a abordagem na “estrutura eletrônica”, embora algumaalusão seja feita em relação à existência e propriedades do núcleo.

Estrutura dos Átomos: Teorias e Modelos

Pode-se considerar que desenvolvimento da teoria da

estrutura atômica, especicalmente a estrutura interna, ocorreuessencialmente em três grandes etapas:

(1) a descoberta da natureza da matéria e da natureza doelétron (por volta de 1900);

(2) a constatação de que o átomo consiste de um núcleo pequeno rodeado de elétrons (1911);

(3) desenvolvimento das equações mecânico-quânticas queexplicam o comportamento dos elétrons nos átomos (1925). Textoadaptado: Prof. Dr. Edvan Cirino da Silva.

6. SUBSTÂNCIAS MOLECULARES: H2, O2, N, CL2, NH3, H2O, HCL, CH4.

Substância molecular é uma substância formada basicamente por moléculas. As substâncias moleculares geralmente possuem ponto de fusão e ebulição menores que as compostos iônicos, asinterações entre as moléculas são muito pequenas, consistindoapenas de forças de Van der Walls (forças intermoleculares). Assubstâncias moleculares não apresentam cargas livres e por issosão incapazes de produzir corrente elétrica. São arranjos entremoléculas. Moléculas e, portanto a menor combinação de átomosque mantém a composição da matéria inalterada (os átomos seligam por ligações químicas).

Para se escrever a fórmula química de uma determinadasubstância molecular deve-se:

- identicar e escrever os símbolos químicos dos átomos doselementos que fazem parte da composição da molécula;

- para cada símbolo químico, colocar um número inferior à direita, que serve para indicar o número de átomos de cadaelemento que constituem a molécula;

- quando só há um átomo de cada elemento na substância,deve-se omitir o índice.

H 2

- O hidrogênio é um elemento químico com númeroatômicoPE ou atômicoPB 1 e representado pelo símbolo H. Comuma massa atómica de aproximadamente 1,0 u, o hidrogênio é oelemento menos denso.

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QUÍMICA

Ele geralmente apresenta-se em sua forma molecular,formando o gás diatômico (H

2) nas CNTP. Este gás é inamável,

incolor, inodoro, não-metálico e insolúvel em água. O elementohidrogénio, por possuir propriedades distintas, não se enquadra

claramente em nenhum grupo da tabela periódica, sendo muitasvezes colocado no grupo 1 (ou família 1A) por possuir apenas 1 próton.

O hidrogênio é o mais abundante dos elementos químicos,constituindo aproximadamente 75% da massa elementar doUniverso. Estrelas na sequência principal são compostas primariamente de hidrogênio em seu estado de plasma. OHidrogênio elementar é relativamente raro na Terra, e éindustrialmente produzido a partir de hidrocarbonetos presentesno gás natural, tais como metano, após o qual a maior parte dohidrogênio elementar é usada «em cativeiro» (o que signicalocalmente no lugar de produção). Os maiores mercados domundo usufruem do uso do hidrogênio para o aprimoramentode combustíveis fósseis (no processo de hidrocraqueamento)e na produção de amoníaco (maior parte para o mercado defertilizantes). O hidrogênio também pode ser obtido por meio daeletrólise da água, porém, este processo é atualmente dispendioso,o que privilegia sua obtenção a partir do gás natural.

O isótopo do hidrogênio que possui maior ocorrência,conhecido como prótio, é formado por um único próton e nenhumnêutron. Em compostos iônicos pode ter uma carga positiva (setornando um cátion) ou uma carga negativa (se tornando o ânionconhecido como hidreto). Também pode formar outros isótopos,como o deutério, com apenas um nêutron, e o trítio, com doisnêutrons. Em 2001, foi criado em laboratório o isótopo 4H e,a partir de 2003, foram sintetizados os isótopos 5H até 7H.O elemento hidrogênio forma compostos com a maioria dos

elementos, está presente na água e na maior parte dos compostosorgânicos. Possui um papel particularmente importante na químicaácido-base, na qual muitas reações envolvem a troca de prótonsentre moléculas solúveis. Como o único átomo neutro pelo quala Equação de Schrödinger pode ser resolvida analiticamente; oestudo energético e de ligações do átomo hidrogênio teve um papel principal no desenvolvimento da mecânica quântica.

A solubilidade e características do hidrogênio com váriosmetais são muito importantes na metalurgia (uma vez quemuitos metais podem sofrer fragilidade em sua presença) e nodesenvolvimento de maneiras seguras de estocá-lo para uso comocombustível. É altamente solúvel em diversos compostos que possuem Terras-raras e metais de transição e pode ser dissolvido

tanto em metais cristalinos e amorfos. A solubilidade do hidrogênioem metais é inuenciada por distorções ou impurezas locais naestrutura cristalina do metal.

O2- O oxigénio (português europeu) ou oxigênio (português

brasileiro) é um elemento químico de símbolo O, número atômico8 (8 prótons e 8 elétrons) com massa atômica 16 u. Na sua formamolecular, O

2, é um gás a temperatura ambiente, incolor (azul

em estado líquido e sólido), insípido, inodoro, comburente, nãocombustível e pouco solúvel em água. Representa aproximadamente20% da composição da atmosfera terrestre. É um dos elementosmais importantes da química orgânica, participando de maneirarelevante no ciclo energético dos seres vivos, sendo essencial na

respiração celular dos organismos aeróbicos.

Uma outra molécula também formada por átomos deoxigênio é o ozônio (O

3), cuja presença na atmosfera protege a

Terra da incidência de radiação ultravioleta procedente do Sol. Nas Condições Normais de Temperatura e Pressão, o oxigênio

se encontra no estado gasoso, formando moléculas biatômicasde fórmula molecular O2. Essa molécula é formada durante a

fotossíntese das plantas e, posteriormente, utilizada pelos seresvivos no processo de respiração. O oxigênio, tanto em estado líquidocomo em estado sólido, tem uma coloração ligeiramente azuladae, em ambos os estados, é paramagnético. O oxigênio líquido éusualmente obtido a partir da destilação fracionada do ar líquido, junto com o nitrogênio. O Oxigênio gasoso, que abastece hospitaise indústrias, comercialmente vendido em cilindros de alta pressão pode ser obtido por meio de um processo de separação do ar,utilizando peneira molecular, chamado adsorção com alternânciade pressão. Oxigênio gasoso também pode ser gerado no localde utilização por meio de máquinas que utilizam compressores,ltros, secadores de ar e concentradores de oxigênio com peneira

molecular. Trata-se de uma alternativa viável economicamente a produção de oxigênio no local.

N - é um elemento químico com símbolo N, número atómico7 e número de massa 14 (7 protões e 7 neutrões), representado nogrupo (ou família) 15 (antigo VA) da tabela periódica. É o quintoelemento mais abundante no Universo. Nas condições ambientes(25 °C e 1 atm) é encontrado no estado gasoso, obrigatoriamenteem sua forma molecular biatómica (N

2), formando cerca de 78% do

volume do ar atmosférico. A mais importante aplicação comercialdo nitrogénio é na obtenção do gás amoníaco pelo processoHaber. Considera-se que foi descoberto formalmente por DanielRutherford em 1772 ao determinar algumas de suas propriedades.

Entretanto, pela mesma época, também se dedicou ao seu estudoScheele que o isolou.Ocorre como um gás inerte (N

2), não-metal, incolor, inodoro

e insípido, constituindo cerca de 4/5 da composição do ar atmosférico, não participando da combustão e nem da respiração.Como elemento (N) tem uma elevada eletronegatividade (3 naescala de Pauling) e 5 elétrons no nível mais externo (camada devalência), comportando-se como íons trivalente na maioria doscompostos que forma. Condensa a aproximadamente 77 K (-196°C) e solidica a aproximadamente 63 K (-210 °C). O nitrogénio éo principal componente da atmosfera terrestre. Este elemento chegaao solo através de compostos orgânicos (restos vegetais e animais)e/ou inorgânicos. Sua xação pode ser biológica (simbiótica ounão) ou por descargas elétricas. No solo o N se encontra na forma

orgânica ou inorgânica, podendo se mudar de forma (ou vice-versa) pelo fenômeno da mineralização ou imobilização.

CL2

- O cloro é um elemento químico , símbolo Cl de númeroatômico 17 (17 prótons e 17 elétrons) com massa atômica 35, 45u, encontrado em temperatura ambiente no estado gasoso. Gásextremamente tóxico e de odor irritante, foi descoberto em 1774 pelo alemão-sueco Karl Wilhelm Scheele. O elemento cloro estásituado na série química dos halogênios (grupo 17 ou VIIA). No estado puro, na sua forma biatômica (Cl

2) e em condições

normais de temperatura e pressão, é um gás de coloração amareloesverdeada, sendo duas vezes e meia mais pesado que o ar. Éabundante na natureza e é um elemento químico essencial paramuitas formas de vida.

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Na natureza não é encontrado em estado puro, já que reagecom rapidez com muitos elementos e compostos químicos, sendoencontrado formando parte de cloretos e cloratos, sobretudo naforma de cloreto de sódio nas minas de sal gema e dissolvidona água do mar. O cloreto de sódio é comum como sal demesa. O cloro é empregado para potabilizar a água de consumodissolvendo-o nela. Também é usado como oxidante, branqueador e desinfetante. É gasoso e muito tóxico (neurotóxico), foi usadocomo gás de guerra na Primeira e na Segunda Guerra Mundial.Este halogênio forma numerosos sais, obtidos a partir de cloretos por processos de oxidação, geralmente mediante a eletrólise.Combina-se facilmente com a maior parte dos elementos. Éligeiramente solúvel em água (uns 6,5 g de cloro por litro de água a25°C) formando, em parte, o ácido hipocloroso, HClO. Na maioriados numerosos compostos que forma apresenta estado de oxidação-1. Também pode apresentar os estados de oxidação +1, +3, +5 e+7.

NH 3 - A amônia ou gás amônia, também chamado deamoníaco em solução aquosa, é um composto químico constituído por um átomo de nitrogênio (N) e três átomos de hidrogénio (H).Estes átomos distribuem-se numa geometria molecular piramidale a fórmula química do composto é NH

3. A molécula não é plana,

apresenta geometria piramidal. Esta geometria ocorre devido àformação de orbitais híbridos sp³. Em solução aquosa se comportacomo uma base transformando-se num íon amônio, NH

4+, com

um átomo de hidrogênio em cada vértice do tetraedro. Atualmenteo processo de Haber-Bosch (cujo desenvolvimento valeu a FritzHaber e a Carl Bosch o Prémio Nobel da Química de 1918 e1931, respectivamente) é o mais importante método de obtençãoda amônia. Neste processo os gases nitrogênio e hidrogênio sãocombinados diretamente a uma pressão de 20 MPa e temperatura

de 500°C, utilizando o ferro como catalisador. Reação de síntesedo amoníaco:

N 2(g) + 3 H

2(g) → 2 NH

3(g)

A reação é na realidade uma reação de equilíbrio químicoaltamente exotérmica na direção de produção de amônia. Paraa produção da amônia, o nitrogênio é obtido do ar atmosférico previamente destilado fracionadamente e o hidrogênio produzidoa partir do gás natural.

H 2O -A água é uma substância química composta de hidrogênio

e oxigênio, sendo essencial para todas as formas conhecidas devida na terra. É frequente associar a água apenas à sua forma ou

estado líquido, mas a substância também possui um estado sólido,o gelo, e um estado gasoso, designado vapor de água. Embora pequenas quantidades de água pareçam transparentes a olho nu,a água é composto químico de coloração levemente azulada. Aocontrário da ideia popular, a água possui uma cor intrínseca que sedeve ao espectro seletivo de absorção da luz. A água cobre 71% dasuperfície da Terra. Na Terra, ela é encontrada principalmente nosoceanos. 1,6% encontra-se em aquíferos e 0,001% na atmosferacomo vapor, nuvens (formadas de partículas de água sólida elíquida suspensas no ar) e precipitação. Os oceanos detêm 97%da água supercial, geleiras e calotas polares detêm 2,4%, eoutros, como rios, lagos e lagoas detêm 0,6% da água do planeta.Uma pequena quantidade da água da Terra está contida dentro deorganismos biológicos e de produtos manufaturados.

A água na Terra se move continuamente segundo um ciclode evaporação e transpiração (evapotranspiração), precipitação eescoamento supercial, geralmente atingindo o mar. A evaporaçãoe a transpiração contribuem para a precipitação sobre a terra. Aágua é essencial para os humanos e para as outras formas de vida.Ela age como reguladora de temperatura, diluidora de sólidos etransportadora de nutrientes e resíduos por entre os vários órgãos.Bebemos água para ajudar na diluição e funcionamento normal dosórgãos para em seguida ser eliminada pela urina e por evaporaçãonos poros, mantendo a temperatura corporal e eliminando resíduossolúveis, como sais e impurezas. As lágrimas são outro exemplo deeliminação de água. Na indústria ela desempenha o mesmo papelde diluidora, transportadora e resfriadora nos vários processosde manufatura e transformações de insumos básicos em benscomerciais.

O acesso à água potável tem melhorado continuamente esubstancialmente nas últimas décadas em quase toda parte domundo. Existe uma correlação clara entre o acesso à água potável eo PIB per capita de uma região. No entanto, alguns pesquisadores

estimaram que em 2025 mais de metade da população mundialsofrerá com a falta de água potável. A água desempenha um papelimportante na economia mundial, já que ela funciona como umsolvente para uma grande variedade de substâncias químicas, alémde facilitar a refrigeração industrial e o transporte. Cerca de 70%da água doce do mundo é consumida pela agricultura.

HCL - O ácido clorídrico (HCℓ) é uma solução aquosa, ácidae queimativa, devendo ser manuseado apenas com as devidas precauções. Ele é normalmente utilizado como reagente químico,e é um dos ácidos que se ioniza completamente em solução aquosa.Uma solução aquosa de HCℓ na concentração de 1 mol/L tem pH= 0. Em sua forma pura, HCℓ é um gás, conhecido como cloretode hidrogênio. Em sua forma de baixa pureza e com concentração

não informada, é conhecido como ácido muriático (muriáticosignica pertencente a salmoura ou a sal), sendo vendido sob essadesignação para a remoção de manchas resultantes da umidade em pisos e paredes de pedras, azulejos, tijolos e outros.

Uma solução de cloreto de hidrogênio (ácido clorídrico),em sua forma mais pura, com a denominação de “P.A.” (PurezaAnalítica), também, conhecida no termo erudito como “Límpido”,é um reagente comum em laboratórios e encontrado em umasolução de 37 a 38% em massa (título). Este ácido pode ser encontrado no estômago. Os sucos digestivos humanos consistemnuma mistura bastante diluída de ácido clorídrico e váriasenzimas que ajudam a clivar as proteínas presentes na comida. Àtemperatura ambiente, o cloreto de hidrogênio é um gás incolor aligeiramente amarelado, corrosivo, não inamável, mais pesadoque o ar e de odor fortemente irritante. Quando exposto ao ar, ocloreto de hidrogênio forma vapores corrosivos de coloração branca. O cloreto de hidrogênio pode ser liberado pelos vulcões.

O cloreto de hidrogênio tem numerosos usos: se usa, por exemplo, para limpar, tratar e galvanizar metais, curtir couros, ena produção e renação de uma grande variedade de produtos. Ocloreto de hidrogênio pode formar-se durante a queima de muitos plásticos. Quando entra em contato com a umidade do ar forma oácido clorídrico.

CH 4- O metano é um gás incolor, sua molécula é tetraédrica e

apolar (CH4), de pouca solubilidade na água e, quando adicionado

ao ar se transforma em mistura de alto teor inamável. É o maissimples dos hidrocarbonetos. As principais fontes do gás Metanosão:

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- Emanação através de vulcões de lama e falhas geológicas.- Decomposição de resíduos orgânicos- Fontes naturais (ex: pântanos)- Extração de combustível mineral

- Processo de digestão de animais herbívoros, carnívoros eonívoros- Bactérias- Aquecimento ou combustão de biomassa anaeróbica. O metano encontra-se como componente principal nas

exalações naturais de regiões petrolíferas, existindo tambémencerrado em cavidades nos estratos de jazidas de carvão mineral.60% da emissão de metano no mundo é produto da ação humana,vindo principalmente da agricultura. Durante os últimos 200 anos,a concentração deste gás na atmosfera aumentou de 0,8 para 1,7 ppm. O metano era originariamente chamado gás dos pântanos eé o principal constituinte do biogás, pois pode ser produzido pela

digestão anaeróbica de matéria orgânica, como lixo e esgotos,através de microorganismos chamados archaea. A altas pressões,como as encontradas no fundo dos oceanos, o metano forma umclatrato sólido com a água. Uma quantidade desconhecida, mas provavelmente enorme de metano, está presa no sedimento marinhonesta forma. A liberação deste metano do sedimento é sugeridocomo possível causa de aquecimento global em eras antigas naTerra, como há 55 milhões de anos, no período Paleoceno-Eoceno.

Existem dois tipos de fontes de gás metano: as naturais e asalternativas. A maior fonte de metano para extração são depósitosgeológicos conhecidos como campos de gás natural. No entanto, asfontes de metano relacionadas com os hidratos de gás submarinos

e sob as geleiras/glaciares são muito maiores. Na terra, a maior quantidade de metano encontra-se no manto. Ele é associado comoutros hidrocarbonetos e algumas vezes acompanhado de hélio enitrogênio. Em níveis rasos (baixa pressão) é formado decaimentoanaeróbico da matéria orgânica e liberado em forma de metano em profundidades abaixo da superfície da Terra. Em geral, sedimentosque produzem gás natural são aqueles situados em camadas mais profundas e com maiores temperaturas do que aqueles sedimentosque são reservatórios de petróleo.

Quanto às fontes alternativas, um método para a obtenção demetano é via biogás, gerado pela fermentação de matéria orgânica,incluindo esterco, esgoto, lixo urbano e outros estoques dematerial biodegradável, em condições anaeróbicas. Signicantes

quantidades de metano também são produzidas por gado – não pelaatulência, como é erroneamente dito, mas 50% é produzido no processo de ruminação. A pecuária em geral (principalmente bois,galinhas e porcos) produz 37% de toda a emissão antropogênicade metano. Industrialmente, o metano pode ser produzido eutilizado na indústria, assim como na natureza (vulcões e camposgeológicos), em processos químicos, como processo Sabatier,Fischer-Tropsch, e reforma de vapor. Recentemente, experimentoscientícos tiveram vastos resultados apontando para o fato de quetodas as plantas produzem metano, e que com o clima mais quenteelas produzem mais. No caso de serem produzidos 600 milhõesde toneladas métricas de metano ao ano, 225 desse total seriam produzidos por plantas.

7. LIGAÇÃO COVALENTE. POLARIDADE DE MOLÉCULAS.

As ligações químicas são uniões estabelecidas entre átomos para formarem moléculas ou no caso de ligações iônicas oumetálicas aglomerados atômicos organizados de forma aconstituírem a estrutura básica de uma substância ou composto. Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementosquímicos. Os átomos destes elementos químicos ao se uniremformam a grande diversidade de substâncias químicas. Umaanalogia seria comparar os elementos químicos ao alfabeto que,uma vez organizado seguindo uma dada regra ou ordem, leva asletras a formarem palavras imbuídas de signicado distinto e bemmais amplo daquele disponível quando separadas. Os átomos,

comparando, seriam as letras, e as moléculas ou aglomeradosorganizados seriam as palavras. Na escrita não podemossimplesmente ir juntando as letras para a formação de palavras:aasc em português não tem signicado (salvo se corresponder auma sigla); porém se organizarmos essas mesmas letras teremos a palavra casa, que certamente tem signicado “físico”.

Assim como na escrita, há regras físico-químicas a seremobedecidas, e a união estabelecida entre átomos não ocorre dequalquer forma, devendo haver condições apropriadas para quea ligação entre os átomos ocorra, tais como: anidade, contato,energia, etc. As ligações químicas podem ocorrer através dadoação e recepção de elétrons entre os átomos, que se transformamem íons que mantém-se unidos via a denominada ligação iônica.Como exemplo tem-se o cloreto de sódio (NaCl). Compostos

iônicos conduzem eletricidade no estado líquido ou dissolvidos,mas não quando sólidos. Eles normalmente têm um alto ponto defusão e alto ponto de ebulição.

Outro tipo de ligações químicas ocorre através docompartilhamento de elétrons: a ligação covalente. Como exemplotem-se a água (H2O). Dá-se o nome de molécula apenas à estruturaem que todos os seus átomos conectam-se uns aos outros de formaexclusiva via ligação covalente. Existe também a ligação metálicaonde os elétrons das últimas camadas dos átomos do metal soltam-se dos respectivos íons formados e passam a se movimentar livremente entre todos os íons de forma a mantê-los unidos.Um átomo encontra-se assim ligado não apenas ao seu vizinhoimediato, como na ligação covalente, mas sim a todos os demaisátomos do objeto metálico via uma nuvem de elétrons de longo

alcance que se distribui entorno dos mesmos.

Regra do octeto Um grande número de elementos adquire estabilidade

eletrônica quando seus átomos apresentam oito elétrons na suacamada mais externa, e usualmente esses se ligam de forma a buscarem a completeza desses oito elétrons, especicamente acompleteza de suas camadas externas. Dadas as variações nadistribuição eletrônica, existem várias exceções para essa regra,a exemplo do Hidrogênio (H) e do Hélio (He), onde ambos seestabilizam com dois elétrons na última camada, e outros casosonde os átomos têm mais do que oito elétrons na última camadaquando ligados.

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Como exemplo da regra do octeto, válida contudo deforma bem regular para os elementos representativos da tabela periódica, temos o caso do átomo de carbono, que é tetravalente(pode realizar quatro ligações), e além dele todos os átomos que

pertencem a família de número 14 da tabela periódica que, tambémtetravalentes, encontram-se no eixo central dessa regra (Octeto).

Ligações Iônicas ou Eletrovalentes Ligações Iônicas são um tipo de ligação química baseada

na atração eletrostática entre dois íons carregados com cargasopostas. Na formação da ligação iônica, um metal tem uma grandetendência a perder elétron(s), formando um íon positivo ou cátion.Isso ocorre devido à baixa energia de ionização de um metal, istoé, é necessária pouca energia para remover um elétron de ummetal. Simultaneamente, o átomo de um ametal (não-metal) possuiuma grande tendência a ganhar elétron(s), formando um íon decarga negativa ou ânion. Isso ocorre devido à sua grande anidade

eletrônica. Sendo assim, os dois íons formados, cátion e ânion, seatraem devido a forças eletrostáticas e formam a ligação iônica.Se estes processos estão interligados, ou seja, o(s) elétron(s) perdido(s) pelo metal é(são) ganho(s) pelo ametal, então, seria«como se fosse» que, na ligação iônica, houvesse a formação deíons devido à «transferência» de elétrons do metal para o ametal.

Esta analogia simplista é muito utilizada no Ensino Médio, quedestaca que a ligação iônica é a única em que ocorre a transferênciade elétrons. A regra do octeto pode ser utilizada para explicar deforma simples o que ocorre na ligação iônica. Exemplo: Antes daformação da ligação iônica entre um átomo de sódio e cloro, ascamadas eletrônicas se encontram da seguinte forma:

11Na - K = 2; L = 8; M = 117Cl - K = 2; L = 8; M = 7

O sódio possui 1 elétron na última camada (camada M).Bastaria perder este elétron para que ele que «estável» com 8elétrons na 2ª camada (camada L). O cloro possui 7 elétrons na suaúltima camada (camada M). É bem mais fácil ele receber 1 elétrone car estável do que perder 7 elétrons para car estável, sendo istoo que acontece. Sendo assim, é interessante ao sódio doar 1 elétrone ao cloro receber 1 elétron. No esquema abaixo, está representadoeste processo, onde é mostrado apenas a camada de valência decada átomo. Seria como se fosse que os átomos se aproximam eocorre a transferência de elétron do sódio para o cloro:

O resultado nal da força de atração entre cátions e ânionsé a formação de uma substância sólida, em condições ambientes(25 °C, 1 atm). Não existem moléculas nos sólidos iônicos. Emnível microscópico, a atração entre os íons acaba produzindoaglomerados com formas geométricas bem denidas, denominadasretículos cristalinos. No retículo cristalino cada cátion atraisimultaneamente vários ânions e vice-versa.

Conguração Eletrônica de lítio e uor. O Lítio tem um elétronem sua camada de valência, mantido com diculdade porque suaenergia de ionização é baixa. O Fluor possui 7 elétrons em suacamada de valência. Quando um elétron se move do lítio para ouor, cada íon adquire a conguração de gás nobre. A energia deligação proveniente da atração eletrostática dos dois íons de cargasopostas tem valor negativo suciente para que a ligação se torneestável.

Características dos compostos iônicos - Apresentam forma denida, são sólidos nas condições

ambientes;- Possuem altos ponto de fusão e ponto de ebulição;- Conduzem corrente elétrica quando dissolvidos em água ou

fundidos. OBS.: O hidrogênio faz ligação iônica com metais também.

Embora possua um elétron, não é metal, logo, não tende a perder esse elétron. Na verdade, o hidrogênio tende a receber um elétroncando com conguração eletrônica igual à do gás hélio.

Ligações Covalentes ou Moleculares Ligação covalente ou molecular é aquela onde os átomos

possuem a tendência de compartilhar os elétrons de sua camadade valência, ou seja, de sua camada mais instável. Neste tipo deligação não há a formação de íons, pois as estruturas formadas sãoeletronicamente neutras, como o exemplo abaixo, do oxigênio. Elenecessita de dois elétrons para car estável e o H irá compartilhar seu elétron com o O. Sendo assim o O ainda necessita de umelétron para se estabilizar, então é preciso de mais um H e esse Hcompartilha seu elétron com o O, estabilizando-o. Sendo assim éformado uma molécula o H

2O.

OBS.: Ao compartilharem elétrons, os átomos podem originar uma ou mais substâncias simples diferentes. Esse fenômenoé denominado alotropia. Essa substâncias são chamadas devariedades alotrópicas. As variedades podem diferir entre si pelonúmero de átomos no retículo cristalino. Ex.: Carbono, Oxigênio,

Enxofre, Fósforo.

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Características dos compostos moleculares

- Podem ser encontrados nos três estados físicos;- Apresentam ponto de fusão e ponto de ebulição menores que

os compostos iônicos;- Quando puros, não conduzem eletricidade;- Quando no estado sólido, podem apresentar dois tipos de

retículos cristalinos (R. C. Moleculares, R. C. Covalente).

Ligações Covalentes Dativa ou Coordenada Este tipo de ligação ocorre quando os átomos envolvidos já

atingiram a estabilidade com os oito ou dois elétrons na camada devalência. Sendo assim eles compartilham seus elétrons disponíveis,como se fosse um empréstimo para satisfazer a necessidade de oitoelétrons do elemento com o qual está se ligando.

Ligação metálica

A ligação metálica ocorre entre metais, isto é, átomos de altaeletropositividade (tendência a doar elétrons). Num sólido, osátomos estão dispostos de maneira variada, mas sempre próximosuns aos outros, compondo um retículo cristalino. Enquanto certoscorpos apresentam os elétrons bem presos aos átomos, em outros,algumas dessas partículas permanecem com certa liberdade dese movimentarem no cristal. É o que diferencia, em termos decondutibilidade elétrica, os corpos condutores dos isolantes. Noscorpos condutores, muitos dos elétrons se movimentam livrementeno cristal, de forma desordenada, isto é, em todas as direções.E, justamente por ser caótico, esse movimento não resulta emqualquer deslocamento de carga de um lado a outro do cristal.

Aquecendo-se a ponta de uma barra de metal, coloca-se em

agitação os átomos que a formam e os que lhe estão próximos.Os elétrons aumentam suas oscilações e a energia se propaga aosátomos mais internos. Neste tipo de cristal os elétrons livres servemde meio de propagação do calor - chocam-se com os átomos maisvelozes, aceleram-se e vão aumentar a oscilação dos mais lentos. A possibilidade de melhor condutividade térmica, portanto, dependeda presença de elétrons livres no cristal. Estudando-se o fenômenoda condutibilidade elétrica, nota-se que, quando é aplicada umadiferença de potencial, por meio de uma fonte elétrica às paredesde um cristal metálico, os elétrons livres adquirem um movimentoordenado: passam a mover-se do polo negativo para o polo positivo,formando um uxo eletrônico orientado na superfície do metal, pois como se trabalha com cargas de mesmo sinal, estas procurama maior distância possível entre elas. Quanto mais elétrons livres

no condutor, melhor a condução se dá.Os átomos de um metal têm grande tendência a perder

elétrons da última camada e transformar-se em cátions. Esseselétrons, entretanto, são simultaneamente atraídos por outros íons,que então o perdem novamente e assim por diante. Por isso, apesar de predominarem íons positivos e elétrons livres, diz-se que osátomos de um metal são eletricamente neutros. Os átomos mantêm-se no interior da rede não só por implicações geométricas, mastambém por apresentarem um tipo peculiar de ligação química,denominada ligação metálica. A união dos átomos que ocupamos “nós” de uma rede cristalina dá-se por meio dos elétrons devalência que compartilham (os situados em camadas eletrônicasnão são completamente cheias). A disposição resultante é a de umamalha formada por íons positivos e uma nuvem eletrônica.

Teoria da nuvem eletrônica Segundo essa teoria, alguns átomos do metal “perdem” ou

“soltam” elétrons de suas últimas camadas; esses elétrons cam“passeando” entre os átomos dos metais e funcionam como uma“cola” que os mantém unidos. Existe uma força de atração entre oselétrons livres que se movimentam pelo metal e os cátions xos.

Propriedade dos metais

- Brilho metálico característico;- Resistência à tração;- Condutibilidade elétrica e térmica elevadas;- Alta densidade;- Maleabilidade(se deixarem reduzir à chapas e lâminas nas);- Ductilidade(se deixarem transformar em os);- Ponto de fusão elevado;- Ponto de ebulição elevado

8. RELAÇÃO ENTRE ESTRUTURAS, PROPRIEDADE E APLICAÇÃO

DAS SUBSTÂNCIAS.

Estequiometria

A palavra estequiometria (ou equações químicas) vem dogrego stoikheion (elemento) e metriā (medida, de metron). A obraStoichiometria de Nicéforo rendeu muitas linhas nos livros canô-nicos do Novo Testamento e dos Apócrifos. O termo “estequiomé-

trico” é usado com frequência em Termodinâmica para referir-seà “mistura perfeita” de um combustível e o ar. A estequiometria baseia-se na lei da conservação das massas e na lei das proporçõesdenidas (ou lei da composição constante), e na lei das proporçõesmúltiplas. Em geral, as reações químicas combinam proporçõesdenidas de compostos químicos. Já que a matéria não pode ser criada ou destruída, a quantia de cada elemento deve ser a mesmaantes, durante e após a reação. Por exemplo, a quantia de um ele-mento A no reagente deve ser igual à quantia do mesmo elementono produto.

A estequiometria é usada frequentemente para balancear equa-ções químicas. Por exemplo, os dois gases diatômicos hidrogênioe oxigênio podem combinar-se para formar um líquido, água, emuma reação exotérmica, como descrita na Equação.

A Equação 1 não mostra a estequiometria correta da reação- isto é, não demonstra as proporções relativas dos reagentes e do produto.

A Equação 2 já tem a correta estequiometria e, por isso, é ditauma equação “balanceada”, que demonstra o mesmo número deátomos de cada tipo em ambos os lados da equação.

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Há quatro h no lado dos reagentes e quatro no lado do produto, e dois Os também em ambos os lados da equação. Ouseja, a massa conserva-se. O termo “estequiometria” também éusado com frequência para as proporções molares de elementos

em compostos estequiométricos. Por exemplo, a estequiometriado hidrogênio e do oxigênio na água (H2O) é 2:1. Em compostos

estequiométricos, as proporções molares são números inteiros (eé aí que está a lei de proporções múltiplas). Compostos cujas pro- porções molares não são números inteiros são chamados de compostos não-estequiométricos.

A estequiometria não é tão somente usada para balancear equações químicas, mas também para conversões de unidades - por exemplo, de gramas a mols, ou gramas a mililitros. Por exemplo, se temos 2,00 g de NaCl, para achar o número de mols, pode--se fazer o seguinte:

No exemplo acima, quanto escrito em forma de fração, a uni-dade grama cancela-se, deixando o valor convertido a mols (a uni-dade desejada)

Outro uso da estequiometria é achar a quantia certa de reagen-tes a ser usada em uma reação química. Um exemplo é mostradoabaixo usando uma reação termite:

Quantos gramas de alumínio são necessários para reagir completamente com 85 g de óxido de ferro III?

Resposta: 28,6875 g de alumínio.

Outro exemplo:

Num laboratório de química há duas soluções, a primeira é deácido sulfúrico (H

2SO

4) com concentração desconhecida, a segunda

é de soda cáustica (NaOH) em concentração de 0,10 mol/L. Sabe-se que 25 mL da solução de ácido exigem 22,50 mL da solução

de soda cáustica para ser neutralizada completamente. Com basenessas informações, pede-se que se calcule a concentração deácido na solução.

ResoluçãoComeça-se montando uma regra de 3 simples com base nos

dados da solução de soda cáustica:

A 2ª equação será feita com base na reação de neutralizaçãoentre o ácido e a base:

Com estes dados monta-se uma 3ª equação, em relação à

solução ácida:

Resposta: 0,045 mol/L.

Denição: É o cálculo que permite relacionar quantidades dereagentes e produtos, que participam de uma reação química como auxílio das equações químicas correspondentes.

Regras gerais para o cálculo estequiométrico

a) Escrever a equação química do processo. Exemplo: Com- bustão do monóxido de carbono

CO + O2

→ CO2

b) Acertar os coecientes estequiométricos da equação daequação química. Exemplo:

2CO + O2

→ 2CO2

Assim você terá proporção das quantidades em mols entre os participantes. Esses coecientes lhe darão uma idéia da relaçãosegundo a qual as substâncias se combinam. Exemplo:

2 mol de CO estão para 1 mol de O2

que está para 2 mol deCO

2

2 : 1 : 2c) Montar a proporção baseando-se nos dados e nas perguntas

do problema (massa-massa, massa-quantidade em mols, massa--volume etc.).

d) Utilizar regras de três para chegar à resposta.

Relações Auxiliares

Massa molar corresponde à → massa molecular em gramas.1 mol contém → 6.1023 moléculas1 mol ocupa → 22,4 L nas CNTP de gás

Exemplo Básico

(Dado: C = 12u; O = 16u)2 CO

(g)+ 1 O

2(g)→ 2 CO

2(g)

Proporção: 2 mol : 1 mol : 2 molou56g de CO : 32g O

2: 88g CO

2

ou12.1023 moléculas : 6.1023 moléculas : 12.1023 moléculas

ou44,8 L de CO : 22,4 L de O

2: 44,8 L de CO

2

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QUÍMICA

Pureza:É o quociente entre a massa da substância pura e a

massa total da amostra. Pode ser expressa em porcentagem.P = massa da substância pura / massa da amostra x 100. Exem-

plo: Qual a massa de CaCO3

presente numa amostra de 200g de

calcário cuja pureza é de 80%?Resolução:100g de calcário → 80g de CaCO

3

200g de calcário → xx = 160g de CaCO

3

Rendimento: É o quociente entre a quantidade de produtorealmente obtida, e a quantidade teoricamente calculada. Pode ser expresso em porcentagem.

R = quantidade real / quantidade teórica x 100. Exemplo: Quala massa de CaCO

3obtida na reação de 2 mol de CaO com 2 mol de

CO2, se o rendimento for 60%?

Dados: Massa molar do CaCO3

= 100g / molCaO + CO

2→ CaCO

3

Resolução:1mol CaO → 1 mol CO

2→ 1 mol CaCO

3

2 mol CaO → 2 mol CO2

→ 2 mol CaCO3

mCaCO3

= 200g200g CaCO

3→ 100% rendimento

x → 60% rendimentox = 120g de CaCO

3

A estequiometria de uma reação química é de sumaimportância por informar o reagente limitante, a massa e volume (nocaso de gases) nais dos produtos, a quantidade de reagentes quedeve ser adicionada para que determinada quantidade de produtoseja obtido, dentre outros dados. Portanto, o balanceamento deequações químicas deve ser feita sempre que se deseja retirar alguma informação acerca de uma reação fornecida. Para que o balanceamento de reações químicas seja feito de maneira correta,deve-se atentar para os seguintes princípios:

1) Lei de conservação de massa: Essa lei indica que a somadas massas de todos os reagentes deve ser sempre igual à soma dasmassas de todos os produtos (princípio de Lavoisier).

2) Lei das proporções denidas: Os produtos de uma reaçãosão dotados de uma relação proporcional de massa com os reagen-tes. Assim, se 12g de carbono reagem com 36g de oxigênio paraformar 48g de dióxido de carbono, 6g de carbono reagem com 18gde oxigênio para formar 24g de dióxido de carbono.

3) Proporção atômica: De maneira análoga à lei das propor-ções denidas, os coecientes estequiométricos devem satisfazer as atomicidades das moléculas de ambos os lados da equação. Por-tanto, são necessárias 3 moléculas de oxigênio (O

2) para formar 2

moléculas de ozônio (O3).

Deve-se lembrar que, de acordo com a IUPAC, os coecientesestequiométricos devem ser os menores valores inteiros possíveis.

Métodos de Balanceamento

Método das Tentativas: Como o nome já sugere, consiste naescolha de números arbitrários de coecientes estequiométricos.

Assim, apesar de mais simples, pode se tornar a forma mais traba-lhosa de balancear uma equação.

Método Algébrico: Utiliza-se de um conjunto de equações,onde as variáveis são os coecientes estequiométricos. Sendo que,essas equações podem ser solucionadas por substituição, escalona-mento ou por matrizes (através de determinantes).

Exemplo: NH4 NO

3→ N

2O + H

2O

Passo 1: Identicar os coecientes.a NH

4 NO

3→ b N

2O + cH

2O

Passo 2: Igualar as atomicidades de cada elemento respei-

tando a regra da proporção atômica. Assim, deve-se multiplicar aatomicidade de cada elemento da molécula pelo coeciente este-quiométrico identicado anteriormente.

Para o nitrogênio: 2a = 2b (pois existem 2 átomos de N namolécula NH

4 NO

3)

Para o hidrogênio: 4a = 2cPara o oxigênio: 3a = b + cOu seja, o número de átomos de cada elemento deve ser igual

no lado dos reagentes e no lado dos produtos.

Passo 3: Resolver o sistema de equaçõesSe 2a = 2b, tem-se que a = b.Se 4a = 2c, tem-se que 2a = c.

Portanto, atribuindo-se o valor arbitrário 2 para o coecientea, tem-se:

a = 2, b = 2, c = 4.

Mas, como os coecientes devem ser os menores valores in-teiros possíveis:

a = 1, b = 1, c = 2.

Passo 4: Substituir os valores obtidos na equação original1NH

4 NO

3→ 1N

2O + 2H

2O, ou simplesmente, NH

4NO

3→

N2O + 2H

2O

Método Redox: Baseia-se nas variações dos números deoxidação dos átomos envolvidos de modo a igualar o número deelétrons cedidos com o número de elétrons ganhos. Se no naldo balanceamento redox faltar compostos a serem balanceados,deve-se voltar para o método das tentativas e completar com oscoecientes restantes.

Exemplo: Fe3O

4+ CO → FeO + CO

2

Passo 1: Identicar os átomos que sofrem oxirredução e calcular

as variações dos respectivos números de oxidação. Sabendo-se queo Nox do oxigênio é -2 para todos os compostos envolvidos. O Nox do Ferro varia de +8/3 para +2. E, o Nox do carbono de +2

para +4.

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QUÍMICA

Portanto, o ferro se reduz e o carbono se oxida.ΔFe = 8/3 – 2 = 2/3 (variação de Nox do ferro)ΔC = 4 – 2 = 2 (variação de Nox do carbono)

Passo 2: Multiplicar a variação de Nox pela respectiva atomi-cidade no lado dos reagentes e atribuir o valor obtido como o co-eciente estequiométrico da espécie que sofreu processo reverso.Assim, o número obtido pela multiplicação da variação de Nox doferro pela sua atomicidade deve ser atribuído como o coecienteestequiométrico da molécula de CO.

Para o ferro: 2/3 . 3 = 2Para o carbono: 2 . 1 = 2

Portanto, o coeciente do Fe3O

4é igual a 2, e o coeciente do

CO também.2Fe

3O

4+ 2CO → FeO + CO

2

Simplicando-se os coecientes para os menores valores in-

teiros possíveis, tem-se:Fe

3O

4+ CO → FeO + CO

2

Passo 3: Acrescentar os coecientes restantes

Para completar o balanceamento, pode-se realizar o mesmo procedimento utilizado no lado dos reagentes (multiplicando avariação de Nox pela atomicidade do elemento na molécula) ourealizar o método de tentativas. A primeira opção é a mais viável,embora para equações mais simples (como a indicada como exemplo) possa ser utilizado o segundo método. O fato é que ambos osmétodos devem levar à mesma resposta nal.

Como a atomicidade do carbono no CO2

é igual a 1, multiplicando-se pela variação do Nox 2, obtém-se o coeciente 2 para

o FeO. Do mesmo modo, sendo a variação de Nox do ferro iguala 2/3, multiplicando-se pela atomicidade 1 na molécula de FeO,obtém-se o coeciente 2/3 para o CO

2. Agora, basta balancear o

lado dos produtos: Fe3O

4+ CO → 2FeO + 2/3CO

2

Como os coecientes devem ser os menores valores inteiros possíveis, deve-se multiplicar a equação por 3/2 a m de retirar ocoeciente fracionário do CO

2:

Fe3O

4+ CO → 3FeO + CO

2

Método Íon-Elétron: Baseia-se na divisão da reação globalde oxirredução em duas semi-equações. Sendo que, para a semi--equação de redução deve-se acrescentar os elétrons no lado dosreagentes e o ânion no lado dos produtos. De forma análoga, paraa semi-equação de oxidação, deve-se adicionar os elétrons no lado

dos produtos junto à espécie oxidada, enquanto que no lado dereagentes deve estar a espécie mais reduzida.

Exemplo: CuSO4

+ Ni → NiSO4

+ Cu

Passo 1: Identicar as espécies que sofrem oxidação e redu-ção

No composto CuSO4, o cobre possui Nox +2 e transforma-se

em cobre puro com Nox 0. Assim como, o Níquel puro passa doestado 0 para o estado de oxidação +2. Portanto, o cobre 2+ sofreredução e o níquel oxidação.

Passo 2: Escrever as semi-equaçõesCu2+ + 2e → Cu

Ni → Ni2+ + 2e

Passo 3: Somar as semi-equações de modo a balanceá-las ecancelar os elétrons cedidos com os ganhos

Cu2+ + Ni → Ni2+ + Cu, ou simplesmente, CuSO4

+ Ni → NiSO

4+ Cu

Caso a quantidade de elétrons cedidos e ganhos não fosseigual, as duas semi-equações deveriam ser multiplicadas por nú-meros inteiros de modo a equilibrar as cargas. Se a equação inicial possuir íons H+ em um dos lados ou átomos de oxigênio, tambémem um dos lados, deve-se balancear a primeira espécie com molé-culas de hidrogênio e a segunda com moléculas de água.

Soluções

Em Química, solução é o nome dado a dispersões cujo tama-nho das moléculas dispersas é menor que 1 nanometro (10 An-gstrons). A solução ainda pode ser caracterizada por formar umsistema homogêneo (a olho nu e ao microscópio), por ser impos-

sível separar o disperso do dispersante por processos físicos. Assoluções são compostas por moléculas ou íons comuns. Podemenvolver sólidos, líquidos ou gases como dispersantes (chamadosde solventes – existentes em maior quantidade na solução) e comodispersos (solutos). A solução também pode apresentar-se nessestrês estados da matéria.

É importante destacar que soluções gasosas são formadasapenas por solvente e soluto gasosos. Em farmácia, uma soluçãoé uma forma farmacêutica líquida, caracterizada pela formação deum sistema onde todas as substâncias sólidas presentes na formu-lação devem estar totalmente dissolvidas em um veículo adequa-do. Portanto a solução deve ser líquida e transparente.

Classifcação das soluções

- Quanto ao estado físico: sólidas, líquidas ou gasosas.- Quanto à condutividade elétrica: eletrolíticas ou não eletro-

líticas.- Quanto à proporção soluto/solvente: diluída, concentrada,

não-saturada, saturada e supersaturada.

Solução saturada, concentrada e diluída Coeciente de solubilidade é denido como a máxima quanti-

dade de soluto que é possível dissolver de uma quantidade xa desolvente, a determinadas temperatura e pressão. A saturação é uma propriedade das soluções que indica a capacidade das mesmas emsuportar quantidades crescentes de solutos, mantendo-se homogê-

neas. Uma solução é dita insaturada se ainda tem capacidade dediluir soluto, sem precipitar excessos. A solução saturada é aquelaem que o soluto chegou à quantidade máxima: qualquer adição desoluto vai ser precipitada, não-dissolvida.

Porém, em alguns casos especiais é possível manter uma solu-ção com quantidade de soluto acima daquela que pode ser dissolvi-da em condições normais. Nesse caso fala-se em solução supersa-turada, que é instável: com alterações físicas mínimas a quantidadeextra de soluto pode ser precipitada.

Solução concentrada Quando o soluto se encontra na quan-tidade máxima que o solvente pode diluir. Solução diluída ou in-saturada (não saturada) Quando a quantidade de soluto usado nãoatinge o limite de solubilidade, ou seja, a quantidade adicionada é

inferior ao coeciente de solubilidade.

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QUÍMICA

Solução saturada Quando o solvente (ou dispersante) já dis-solveu toda a quantidade possível de soluto (ou disperso), e toda aquantidade agora adicionada não será dissolvida e cará no fundodo recipiente. Solução supersaturada Acontece quando o solven-

te e soluto estão em uma temperatura em que seu coeciente desolubilidade (solvente) é maior, e depois a solução é resfriada ouaquecida, de modo a reduzir o coeciente de solubilidade. Quandoisso é feito de modo cuidadoso, o soluto permanece dissolvido,mas a solução se torna extremamente instável. Qualquer vibraçãofaz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida.

Denomina-se dissolução endotérmica aquela em que quantomaior a temperatura, maior o coeciente de solubilidade do sol-vente (temperatura e solubilidade são diretamente proporcionais).Também há a dissolução exotérmica, que é o inverso da endotér-mica, quanto menor a temperatura, maior o coeciente de solubi-lidade do solvente (temperatura e solubilidade são inversamente proporcionais).

Solubilidade nos gases Os gases apresentam propriedades particulares para a solubi-

lidade. Quando aumenta-se a pressão, a solubilidade aumenta (Leide Henry). O mesmo não acontece quanto à temperatura. Quandoaumenta-se a temperatura, diminui a solubilidade. Assim, a solubilidade é diretamente proporcional à pressão e inversamente proporcional à temperatura. Vale lembrar que essas leis são válidas para qualquer gás, mas não para substâncias em outros estadosfísicos, como foi mostrado acima.

Expressões de concentração A quantidade de soluto dissolvida em uma quantidade de sol-

vente nos dá um valor que chamamos de concentração da solução.A concentração de uma solução é tanto maior quanto mais solutoestiver dissolvido em uma mesma quantidade de solvente. A con-centração das soluções pode ser expressa de diversas formas. Oque se entende simplesmente por concentração é a quantidade desoluto existente em relação ao volume da solução. Matematica-mente,

C=m/V; onde m é a massa de soluto e V o volume da solução. A unidade usual para concentração é gramas por litro (g/L). Há outros tipos de cálculo para a concentração em soluções,

uma muito difundida refere-se à massa molar do soluto dissolvida

num dado volume de solução:

CM=n/V onde n=m/MCM= concentração molar [mol/l]n=número de mols de soluto [mol]V= volume da solução [litro]M= massa molar do soluto [g/mol] Quando duas soluções têm a mesma concentração, elas são

chamadas isotônicas ou isosmóticas (iso= igual). Quando a concentração é diferente, a mais concentrada é cha-

mada hipertônica ou hiperosmótica (hiper=superior) e a menosconcentrada é chamada hipotônica ou hiposmótica (hipo=inferior).

Outros possíveis signifcados de solução

- Mistura de um soluto com um solvente- Uma fase líquida, gasosa ou sólida contendo dois ou mais

componentes dispersos uniformemente na fase.

- Mistura homogênea de duas ou mais substânciasConcentração das Soluções

Você já deve ter observado, que determinado volume de água pode dissolver quantidades maiores ou menores de açúcar. Quandoo açúcar começa a se depositar no fundo do recipiente é porquesaturamos a solução, na temperatura em que a realizamos.

É importante saber que, nas práticas de química, as reaçõesgeralmente ocorrem quando os reagentes estão em solução, econsequentemente, devemos conhecer a proporção existente entreas quantidades de soluto e solvente ou ainda de soluto e de solução.A este procedimento chamamos de concentração das soluções.

Existem diversas maneiras de determinar a concentração de

uma solução. 1. Relação de Massa com Massa

Título é a relação entre a massa do soluto e a massa da solução.Sendo: T = título (é um número puro, isto é, não tem unidade).

m1

= massa do solutom

2= massa do solvente

m = massa da solução (m1

+ m2).

Aplicação: 10 gramas de um soluto A são dissolvidos em 90gramas de um solvente B. Qual o título da solução?

m1

= 10 gramas (soluto A)m

2= 90 gramas (solvente B)

T = m1/ m

1+ m

2= 10 g / 100g = 0,1

Porcentagem em peso

% em peso é a massa do soluto em 100 g da solução.Aplicação: Qual a percentagem em peso da solução anterior?A percentagem em peso (% em peso) = título x 100 = 0,1 x

100 = 10%

Fração Molar (é um número puro, isto é, não tem unidade).A fração molar de uma solução pode ser expressa de duas

maneiras:- Fração molar do soluto.

- Fração molar do solvente. A fração molar do soluto (F

1) é a relação entre o número de

moles do soluto (n1) e o número de moles da solução (n

1+ n

2).

A fração molar do solvente (F2) é a relação entre o número

de moles do solvente (n2) e o número de moles da solução (n

1+ n

2).

Sendo: F1

= fração molar do soluto e F2

= fração molar dosolvente

n1

= número de moles do soluto.n

2= número de moles do solvente.

n = número de moles da solução ( n1

+ n2

).A soma da fração molar do soluto (n

1) e da fração molar do

solvente (n2) é sempre igual a um.

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QUÍMICA

F1

+ F2

= 1O número de moles é obtido através da aplicação da relação

massa por mol.Aplicação: Uma solução contém 4 moles do soluto dissolvidos

em 16 moles do solvente.Determinar:a) a fração molar do soluto. b) a fração molar do solvente.

n1= 4 e n

2= 16

Molalidade

Molalidade ou concentração molal é a relação entre o númerode moles do soluto (n

1) e a massa do solvente (m

2), em quilogramas

(kg) - não pode ser expressa em outra unidade.Sendo: W = molalidade ou concentração molaln

1= número de moles do soluto

m2= massa do soluto em quilogramas

Aplicação: Uma solução é preparada, dissolvendo-se 4,35

gramas de NaNO3

em 2000 gramas de água. A molalidade dasolução é:

Dado: Mol1= 87 g é o mol do soluto.

n1

= massa do soluto / mol do soluto = 4,35 g / 87 g = 0,05m

2= 2000 g = 2 kg

W = 0,05 / 2 = 0,025 molal Relação de Massa, Mols e Equivalente-grama com Volume

Concentração comum é a relação entre a massa do soluto,em gramas e o volume da solução, em litros.

Sendo: C = concentração comumm1

= massa do soluto, em gramas.V = volume da solução, em litros. Aplicação: Qual a concentração de uma solução que contém

20 gramas do soluto dissolvido em 0,5 litro de solução?m

1= 20 g

V = 0,5 litroC = 20g / 0,5 litro = 40 g / litro

Molaridade

Molaridade ou concentração molar é a relação entre o númerode moles do soluto e o volume da solução, em litros.

Sendo: M = molaridade ou concentração molar n

1= número de moles do soluto.

V = volume da solução, em litros.

Relacionando a Molaridade com a Concentração Comum:Aplicação: Foram dissolvidos 4,9 g de H

2SO

4em água

suciente para 0,5 litros de solução. Qual a concentração molar (molaridade) e a concentração comum da solução ? Dado: mol

1

de H2SO

4= 98 g

Cálculo da concentração molar ou molaridade:n

1= m

1/ mol

1= 4,9 g / 98 g = 0,05

M = n1

/ V (litros) = 0,05 / 0,5 litros = 0,1 molar Cálculo da concentração comum:

C = M . mol1

= 0,1 , 98 g = 9,8g / litro ou C = m1

/ V =4,9g/0,5 litros = 9,8g/litro

Normalidade

Inicialmente faremos um estudo sobre o equivalente-grama.

Equivalente-Grama (E)

Equivalente-grama (E) de um elemento químico é arelação entre átomo-grama (A) e sua valência (v), no compostoconsiderado. Exemplos:

Para o sódio - NaE = A / v = 23g / 1 = 23gPara o bário - BaE = A / v = 137g / 2 = 68,5gPara o alumínio - Al

E = A / v = 27g / 3 = 9gPara o oxigênio - OE = A / v = 16 g / 2 = 8g

Equivalente-grama (E) de um ácido é a relação entre amolécula-grama ou mol (mol

1) do ácido e o número de hidrogênios

ácidos ou ionizáveis (x). Exemplos:Para o ácido nítrico - HNO

3

E = mol1

/ x = 63g / 1 = 63g ( 1 hidrogênio ácido)Para o ácido sulfúrico - H

2SO

4

E = mol1

/ x = 98g / 2 = 49g ( 2 hidrogênios ácidos)Para o ácido fosfórico - H

3PO

4

E = mol1

/ x = 98g / 3 = 32,67g ( 3 hidrogênios ácidos)

Para o ácido fosforoso - H3PO3 E = mol1

/ x = 82g / 2 = 41g ( 2 hidrogênios ácidos)Para o ácido hipofosforoso - H

3PO

2

E = mol1

/ x = 66g / 1 = 66g ( 1 hidrogênio ácido) Equivalente-grama (E) de uma base é a relação entre a

molécula-grama ou mol (mol1) da base e o número de hidroxilas

(x). Exemplos:Para o hidróxido de sódio - NaOHE = mol

1/ x = 40g / 1 = 40g

Para o hidróxido de cálcio - Ca(OH)2

E = mol1

/ x = 74g / 2 = 37gPara o hidróxido de alumínio - Al(OH)

3

E = mol1

/ x = 78g / 3 = 26g

Equivalente-grama (E) de um sal é a realção entre a molécula-

grama ou mol (mol1) do sal e valência total do cátion ou ânion (x).

Exemplos:Para o cloreto de sódio - NaClE = mol

1/ x = 58,5g / 1 = 58,5g

Para o sulfeto de cálcio - CaSE = mol

1/ x = 72g / 2 = 36g

Para o uoreto de bário - BaF2

E = mol1

/ x = 175g / 2 = 87,5gPara o sulfato de alumínio - Al

2(SO

4)

3

E = c 342g / 6 = 57gPara o sulfato de cobre II pentahidratado - CuSO

4. 5 H

2O

E = mol1

/ x = 249,5g / 2 = 124,75g

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QUÍMICA

Equivalente-grama (E) de um oxidante ou redutor é a relaçãoentre a molécula-grama ou mol (mol

1) da substância e o número

total de elétrons cedidos ou recebidos (x) pela molécula.Exemplos: Qual o equivalente-grama do permanganato de

potássio (KMnO4) quando atua como oxidante em meio ácido ?A equação iônica da reação, é:2MnO

4- + 6H++ <==> 2Mn++ + 3H

2O + 5[O]

Quando o KMnO4

atua como oxidante em meio ácido oMn de nox +7 ao receber 5 elétrons passa para Mn de nox +2.Como a molécula do KMnO

4contém apenas 1 átomo de Mn, seu

equivalente-grama será a molécula-grama dividida por 5.E = mol

1/ x = 158g /5 = 31,5g

Qual o equivalente-grama do permanganato de potássio(KMnO

4) quando atua como oxidante em meio alcalino ?

A equação iônica da reação, é:2MnO

4- + 2(OH)- <==> 2MnO

3- - + H

2O + 3[O]

Quando o KMnO4

atua como oxidante em meio básico o Mnde nox +7 ao receber 3 elétrons passa para Mn de nox +4 (MnO

3- -).

Como a molécula do KMnO4contém apenas 1 átomo de Mn, seu

equivalente-grama será a molécula-grama dividida por 3E = mol

1/ x = 158g /3 = 52,67g

Normalidade ou Concentração NormalNormalidade ou concentração normal é a relação entre o

número de equivalentes-gramas do soluto e o volume da solução,em litros.

Sendo: N = normalidade ou concentração normal.

ne = nº de equivalentes-grama do soluto.m

1= massa do soluto, em gramas.

V = volume da solução, em litros.E = equivalente-grama.

Exemplos: Qual a normalidade (concentração normal) deuma solução que contém 21,56 g de H

2SO

4dissolvido em 200 cm3

solução?Dados: H = 1; S = 32; O = 16mol

1= 98 g => E = 98 g / 2 = 49 g => m

1= 21,56

g => V = 200 cm3 = 0,2 N = m

1/ E . V => N = 21,56 g / 49 g . 0,2 l => N =

2,2 normal (2,2 N)

Relações entre as Concentrações

- Relação entre a normalidade e a concentraçãocomum: concentração em g/litro e em g/ ml

- Relação entre a normalidade e a molaridade: N = M . x- Relação entre a normalidade, densidade e título: densidade

em g/litro e em g/ ml- Relação entre a molaridade, densidade e título: densidade em

g/litro e em g/ ml

9. CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS.

Propriedades do Átomo do Carbono

Química Orgânica: é o ramo da Química que estuda os composto do carbono. Os átomos de carbono podem ligar-se uns aosoutros formando cadeias carbônicas. São conhecidos compostoscom cadeias formadas por 2,3,4,5 ... até milhares de átomos decarbono

Cadeia Carbônica

As ligações entre átomos de carbono são ligações covalentes(pares de elétrons compartilhados). Exemplos de compostos orgâ-nicos: cachaça, álcool, cerveja.

O álcool que você usa como desinfetante, o álcool que vocêusa como combustível, álcool que você ingere nas bebidas alcóoli-cas, é um composto orgânico cuja molécula apresenta uma cadeiade 2 átomos de carbono.

O ácido do vinagre que você utiliza no preparo de saladas,maioneses, etc. , é o ácido acético, cuja molécula apresenta umacadeia de dois átomos de carbono

H4C

2O

2

Ácido Acético

O explosivo da dinamite é a nitroglicerina, que é fabricada pela reação da glicerina com o ácido nítrico .A glicerina é um com-

posto orgânico cuja molécula apresenta uma cadeia de três carbo-no.

Ácido NítricoC

3H

6O - Acetona

A acetona líquida, utilizada para remover o esmalte das unhas,é um composto orgânico cuja molécula apresenta uma cadeia de

três átomos de carbono:

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QUÍMICA

C3H

6O

AcetonaC

6H

12O

6- Glicose

Nos hospitais, os doentes após operações cirúrgicas são ali-mentados com glicose sob a forma de soro (solução de glicose).Aglicose é um composto orgânico cuja molécula apresenta uma ca-deia de seis átomos de carbono

C6H

12O

6

GlicoseA coloração amarela da cenoura é dada por um pigmento ve-

getal chamado caroteno, cuja molécula apresenta uma cadeia de 40átomos de carbono (C

40H

56). A coloração avermelhada do tomate

maduro é dada por outro pigmento chamado” licopeno”, cuja mo-lécula também apresenta cadeia de 40 átomos de carbono (C

40H

56).

A cadeia carbônica do caroteno é diferente da do licopeno, masambos são (C

40H

56).

O petróleo é uma mistura contendo inúmeros compostos orgâ-nicos, predominando os formados de carbono e hidrogênio.(CxH

y).

Por destilação fracionada do petróleo são obtidos inúmeros produ-tos, tais como: gasolina, querosene, óleo diesel, óleos lubricantes, paranas, vaselina, asfalto, etc.

Características GeraisAs ligações mais frequentes envolvendo os compostos orgâni-

cos acontecem entre átomos de carbono e hidrogênio. Nesse caso,como a atração exercida sobre os elétrons é praticamente a mesma,não ocorre acúmulo de cargas elétricas (pólos) .Portanto, essas li-gações são apolares, originando compostos apolares.

Quando, na molécula de um composto orgânico existe outroelemento químico além de carbono e hidrogênio, suas moléculas

poderão apresentar certa polaridade.

ou

Essa característica é, entre outras, responsável por algumas propriedades dos compostos orgânicos. Vejamos algumas delas:

Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição

A ausência ou a baixa polaridade é responsável pelos menores pontos de fusão e ebulição quando comparado com os inorgânicos.Também essa característica justica que, à temperatura ambiente,os compostos orgânicos sejam encontrados nos três estados físi-cos, enquanto os compostos iônicos sejam encontrados somenteno estado sólido.

Fórmula C4H

10C

2H

6O C

6H

6O NaCl

Nome Butano EtanolFenol

(ácido Fê-nico)

Cloreto deSódio

Aplicação Gás deIsqueiro

ÁlcoolComum

Bactericida Alimenta-ção

Ponto Fusão -138 oC - 115 oC 41 oC 801 oC

Ponto Ebu-lição

0 oC 78 oC 182 oC 1413 oC

Estado Fí-sico

(a 25 oC--1atm)

Gasoso Líquido Sólido Sólido

Solubilidade

Os compostos orgânicos apolares são praticamente insolúveisem água e tendem a se dissolver em outros compostos orgânicosapolares (semelhante tende a dissolver semelhante).

A graxa (orgânica) é removida quando a dissolvemos comgasolina (orgânica). No entanto, também existem compostos orgâ-nicos polares, portanto solúveis em água. Alguns deles: açúcar, ál-cool comum, ácido acético (contido no vinagre), éter comum, etc.

CombustibilidadeA grande maioria dos compostos que sofrem combustão

(queima) são de origem orgânica.

EncadeamentoOs átomos de carbono têm a propriedade de se unir, forman-

do estruturas denominadas cadeias carbônicas. Essa propriedade éa principal responsável pela existência de milhões de compostosorgânicos.

Veja alguns exemplos de cadeias:

Importante: Uma cadeia carbônica pode apresentar, além deátomos de carbono, átomos de outros elementos, desde que estes

estejam entre os á tomos de carbono.

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QUÍMICA

Os elementos diferentes do carbono que mais frequentemente podem fazer parte da cadeia carbônica são: O, N, S, P. Nessa situa-ção, estes átomos são denominados heteroátomos.

Existe outra maneira de representar a cadeia de um compos-

to orgânico. Nesse tipo de representação, não aparecem nem oscarbonos, nem os hidrogênios ligados aos carbonos. As ligaçõesentres os carbonos são indicados por traços (-) localizando-se oscarbonos nos pontos de inexão (quinas) e nas extremidades dostraços.

ciclopropano

1-butenoPodemos também simplicar por meio de índices ;

ou H3C - CH

2- O - CH

2- CH

3

Simplicando a representação dos H: C2H

5- O - C

2H

5ou

C4H

10O

10. ESTRUTURA E PROPRIEDADES DE HIDROCARBONETOS.

Estrutura de Compostos Orgânicos, Cadeias Carbônicas

Classicação do Carbono

Podem ser classicados de acordo com o número de outrosátomos de carbono ligado a ele na cadeia.

Carbono Denição Fórmula Estrutural

PrimárioLigado diretamente,no máximo, a umoutro carbono

SecundárioLigado diretamente adois outros carbonos

TerciárioLigado diretamente atrês outros carbonos

Quaternário

Ligado diretamente

a quatro outros carbonos

Classicação das Cadeias Carbônicas

Cadeia CarbônicaÉ o conjunto de todos os átomos de carbono e de todos os

heteroátomo que constituem a molécula de qualquer compostoorgânico. Quanto a disposição dos átomos de carbono:

Cadeia Aberta, Acíclicaou Aliática

Apresenta pelo menosduas extremidades e

nenhum ciclo ou anel.

Cadeia Fechada ouCíclica

Não apresenta extremidades e osátomos originamum ou mais ciclos

(anéis).

ANOTAÇÕES

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QUÍMICA

Podem ser subdivididas:

1) Cadeia Aberta, Acíclica ou AlifáticaPodem ser Normal (reta ou linear) e Ramicada

Cadeia Normal, Reta ouLinear

Apresenta apenas duasextremidades e seus

átomos estão dispostosnuma única seqüência.

Cadeia Ramifcada

Apresenta no mínimo três extremidades e

seus átomos não estãodispostos numa única

seqüência.

2) Cadeias Fechadas ou CíclicasPodem ser: Aromáticas ou Alicíclicas (Não Aromáticas)

Cadeias AromáticasSão aquelas que apresentam

pelo menos um anel benzênico

Cadeias Alicíclicas ou NãoAromáticas

São cadeias que não apresen-tam o núcleo aromático ou

benzênico

Benzeno

Obs.: As Cadeias Carbônicas cuja a estrutura apresentar extre-midades livres e ciclos são denominadas mistas. Quanto a ligaçãoentre os átomos de carbono

Podem ser Saturada ou Insaturada (Não Saturada)

Cadeia SaturadaApresenta somente ligaçõessimples entre os átomos da

cadeia

Cadeia Insaturada ou Não Saturada

Apresenta pelo menos umadupla ou tripla ligação entreátomos da cadeia.

Quanto à natureza dos átomos que compõem a cadeia.Podem ser Classicadas em Homogênea ou Heterogênea

Cadeia HomogêneaÉ constituída somente por

átomo de carbono.

Cadeia HeterogêneaApresenta pelo menos um

heteroátomo na cadeia.

Ácido Fênico

Funções Orgânicas

Notação, Nomenclatura e Propriedades Físicas e Químicasde Hidro Carboneto, Álcool, Éter, Cenol, Cetonas, Aldeídos, Ácido Carboxílicos, Amina e Amida (Contendo de 1 a 8 Carbonos)

As substâncias orgânicas com propriedades semelhantessão agrupadas, elas podem até possuir característicasestruturais comuns, mas se diferenciam pelo grupo funcional.Estas substâncias recebem a denominação de funções orgânicas,conheça nesta seção algumas delas e seus respectivos gruposfuncionais:

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Funções oxigenadas – aldeídos, cetonas, ácidos carboxílios,ésteres, éteres, álcoois;

Funções nitrogenadas – aminas, amidas;Funções halogenadas – haletos;

Função hidrogenada – hidrocarbonetos.

Esta classicação surgiu da necessidade de organizar ogrande número de compostos orgânicos em classes subdivididasque obedecem a propriedades químicas comuns. Com certezaesta divisão facilita nosso estudo, então conra nesta seção ascaracterísticas e aplicações das principais funções orgânicas.

O principal membro da classe das Cetonas (substânciasorgânicas oxigenadas) recebe a denominação de Acetona (ouainda, propanona ou dimetil-cetona).

Características Físicas da Acetona:

Este composto orgânico sintético tem a forma de um líquidoincolor de odor característico e facilmente distinguido.

É fácil notar a presença da acetona nos salões de beleza, ondeé usado na remoção de esmaltes. Basta abrir o recipiente que ocontém e rapidamente o mesmo é inalado, pois evapora facilmente,além de ser inamável e solúvel em água.

CH3(CO)CH

3

Fórmula química da acetona

Fórmula molecular da acetona

Obtenção da Acetona: Existem vários métodos de se obter Acetonas, um deles consiste em aquecer acetato de cálcio 300°C.A equação abaixo representa o processo:

A acetona (C3H

6O) aparece como um dos produtos nais do

processo. Conheça algumas das utilizações da acetona: O principaluso é com solvente de tintas, vernizes e esmaltes. É usada também

como agente secante de objetos, como por exemplo, de recipientesem laboratórios. Devido a propriedade de ser miscível com a água,combinam-se ambos os líquidos e então evapora.

Ácidos CarboxílicosAlgumas substâncias orgânicas possuem a propriedade de

proteger a pele, os ácidos carboxílicos são um exemplo, eles sãousados na produção de ltros solares.

A coloração esbranquiçada do protetor, que nos faz parecer “palhaços” quando o espalhamos pelo rosto, se deve à presençade óxidos metálicos, dentre eles, ZnO (óxido de zinco) e TiO

2

(óxido de titânio). Entre outros componentes está o ácido p-aminobenzoico (PABA), de fórmula molecular C

7H

7 NO

2, além

da proteção ele ainda proporciona um belo bronzeado.

Como o protetor age sobre a pele? A principal função éimpedir que os raios solares nocivos (UVA) sejam absorvidos peloorganismo. A sigla FPS (fator de proteção solar) indica o tempo permitido de exposição ao sol após ter aplicado a loção protetora.

Se o FPS for 8, você poderá permanecer no sol por um período 8vezes maior do que se estivesse sem proteção, e assim por diante.Se o FPS for 15, signica que ele reduz 15 vezes a inuência

dos raios ultravioleta, ou seja, após 15 horas teremos o mesmoefeito sobre a pele que teríamos em 1 hora sob o sol, sem proteçãonenhuma.

ÁlcooisOs álcoois possuem o grupo funcional hidroxila (-OH) ligados

a um ou mais carbonos saturados.

A denominação é realizada trocando-se o nal o do nome dohidrocarboneto correspondente pelo suxo ol. A posição do grupohidroxila (-OH) deve ser indicada pelo menor número possível.

Classicação dos Álcoois

Depende da posição da hidroxila

-Álcoois primários – apresentam sua hidroxila ligadaa carbono na extremidade da cadeia. Possuindo um grupocaracterístico – CH

2OH.

-Álcoois secundários – apresentam sua hidroxila unida acarbono secundário da cadeia. Possuindo o grupo característico – CHOH.

-Álcoois terciários – apresentam sua hidroxila ligada a

carbono terciário. Possuindo o grupo – COH.

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Aldeídos

Os aldeídos são compostos orgânicos que se apresentam pela presença do grupo funcional carbonila (–COH).

A denominação é constituída a partir do nome dos hidrocarbo-netos, nalizando com a terminação al.

Exemplo:

Nomenclatura dos aldeídos ramicados1º - Assinalar a cadeia principal com uma moldura

2º - Numerar a cadeia a partir do carbono do grupo aldoxilaque irá adquirir o número 1.3º - Começar o nome indicando a ramicação ou ramicações.

Exemplo:

Aldeídos de Cadeias Cíclicas

Amidas

As amidas são compostos orgânicos, ou seja, possuem áto-mos de carbono em sua estrutura. Todas as amidas possuem em

sua fórmula geral, além de carbonos, o grupo carbonila (C=O) eo grupo amino (NH2). Vamos então analisar as propriedades deste

composto:- Uma das propriedades químicas das amidas é a polaridade,

elas são polares devido à presença do grupo C=O;- Propriedades físicas: em condições ambientes podem ser en-

contradas no estado sólido ou líquido. No estado líquido encontra-mos as amidas de fórmula estrutural menor, como a metanamidaou a formamida, esses dois compostos são líquidos incolores. Asamidas primárias e secundárias possuem ponto de fusão e pon-to de ebulição mais elevados que outras amidas de mesma massamolecular.

As amidas não ocorrem na natureza e por isso é preciso prepa-rá-las em laboratório, o processo se baseia no aquecimento de saisde amônio e seguido de desidratação, veja a equação: R- COONH4 → R – COONH

2+ H

2O

As amidas são empregadas em sínteses orgânicas e represen-tam compostos importantes como náilon. O náilon é uma poliami-da que se destaca entre os polímeros.

Nomenclatura: prexo + AMIDA.

Exemplo:O║

H3C ─ C ─ NH

2

etanamida

Prexo: etan + AMIDA.

As aminas são consideradas bases orgânicas, elas são obtidasatravés da substituição de um ou mais hidrogênio da amônia (NH

3)

por demais grupos orgânicos. Elas possuem em sua fórmula geralo elemento Nitrogênio.

As aminas podem se apresentar em condições ambientes naforma sólida, líquida ou gasosa, dependendo de sua estrutura.Aminas alifáticas com até doze carbonos são líquidas, e as commais de doze carbonos são sólidas, e todas elas são incolores. Aslíquidas são tóxicas e apresentam cheiro desagradável, e as sólidassão inodoras.

Aminas podem ser produzidas na decomposição de peixes(trimetilamina), e na decomposição das proteínas de organismoshumanos putrefatos (cadáveres) são formadas a putrescina e cada-verina, essas são diaminas alifáticas saturadas. Alguns compostosextraídos de vegetais, tais como os alcalóides contêm amina emsua fórmula.

Em muitas sínteses orgânicas são utilizadas aminas, como por exemplo, na vulcanização da borracha, na preparação de corantes,na fabricação de sabões, na produção de medicamentos, etc.

Veja como pode ser feito o processo de caracterização de ami-nas:

As aminas primárias, secundárias e terciárias se comportamde modos distintos frente à reação com ácido nitroso, sendo assim,

essas reações podem ser usadas para distingui-las.

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No frasco que contém a amina, adicione o ácido nitroso e ob-serve o resultado:

Amina terciária: quando não há reação alguma entre os componentes.

Amina secundária: se houver formação de um precipitado decoloração amarela.Amina primária: há a liberação de gás nitrogênio durante a

reação.

CetonaCetonas são substâncias orgânicas onde o grupo funcional

carbonila se encontra ligado a dois átomos de carbono. Uma ceto-na bastante conhecida é a Propanona. Cuja estrutura é a seguinte:

O║

H3C ─ C ─ CH3

Esse composto é conhecido popularmente como Acetona, ese apresenta como um líquido de odor irritante e se dissolve tantoem água como em solventes orgânicos. Essa característica permi-te sua utilização como solvente de tintas, vernizes e esmaltes. Naindústria alimentícia, possui uma importante utilização: extraçãode óleos e gorduras de sementes de plantas. Essas plantas são emgeral a soja, girassol e amendoim.

As cetonas podem ser encontradas até em nossos organismos,em pequena quantidade, fazendo parte dos corpos cetônicos nacorrente sanguínea.

As cetonas mostram o grupo carbonila (C = O), sendo essecarbono secundário. O suxo -ona é usado para indicar a função:

A numeração da cadeia deve começar depois da extremidademais próxima do grupo C = O.

A denominação das cetonas ramicadas e/ou insaturadas se-gue as regras já vistas.

Existe uma nomenclatura usual em que o grupo >C = O édenominado cetona, e seus ligamentos são considerados gruposorgânicos.

Classicação dos alcoóis

Os álcoois são denidos como compostos orgânicos queapresentam o grupo funcional hidroxila (OH) preso a um ou maiscarbonos saturados. Eles podem se classicar de acordo commuitos critérios, é o que veremos agora:

Posição da hidroxila

Álcool primário: Quando a hidroxila estiver localizada na

extremidade da cadeia, o álcool se classica como sendo primário.Exemplo:

CH3

─ OHMetanol

Repare que a OH se encontra no extremo da cadeia e se ligaapenas a um átomo de carbono.

Álcool secundário: possui a hidroxila ligada a carbonosecundário.

Exemplo:

Penten-3-ol-2Dizemos que o carbono é secundário quando está entre dois

átomos de carbono.

Álcool terciário: para receber esta classicação a hidroxila precisa estar ligada a carbono terciário.

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Exemplo:

Metil-propanol-2

O carbono terciário se liga a outros três átomos de carbono.

Número de hidroxilas

Monoálcool: classicação dada a álcoois que possuem apenasuma hidroxila ligada.

Exemplo:

Propanol – 1

Diálcool: álcool que possui duas hidroxilas ligadas à cadeiacarbônica.

Exemplo:

Propanodiol – 1,2

Triálcool: este álcool conta com três hidroxilas em sua cadeia.Exemplo:

Propanotriol

Tipo de cadeia

Álcool de cadeia aberta: a cadeia que forma este álcool élinear, ou seja, não forma ângulos.

Exemplo:

Propanol-2

Álcool de cadeia cíclica: a presença de uma gura geométricacaracteriza este tipo de álcool.

Exemplo:

Ciclopentanol

Neste caso, a gura pentágono forma a estrutura carbônica.

Álcool de cadeia aromática: O álcool aromático possui umanel benzeno em sua estrutura.

Exemplo:

Fenol

ÉteresÉteres são compostos orgânicos caracterizados pela presença

de um átomo de oxigênio (O) ligado a dois radicais monovalentesalquila, ou seja, hidrocarbonetos (grupos orgânicos).

Exemplo:

H3C ─ O ─ CH

3éter metílico ou metóxi-metano

Os éteres são compostos incolores, de cheiro agradávele pouco solúvel em água, em condições ambientes podem seapresentar na fase sólida, líquida ou gasosa. Os de massa molecular mais elevada estão no estado sólido, os que apresentam dois e trêscarbonos na molécula são gasosos e os seguintes são líquidos quesão extremamente voláteis.

Éteres são usados como solventes de óleos, gorduras, resinase na fabricação de seda articial. Dentre as variadas aplicações doséteres se destaca sua utilização na medicina que é muito importante,sendo usado como anestésico e na preparação de medicamentos.

O éter etílico (éter comum) pertence à classe de éteres, é umlíquido incolor muito volátil (ferve a 35° C), produz frio intensoao evaporar em contato com a pele e seus vapores são três vezesmais pesados que o ar. Sua utilização é feita em pacientes, é um poderoso anestésico inalatório porque relaxa os músculos, mas possui as desvantagens de causar irritação no trato respiratórioe a possibilidade de provocar explosões em ambientes fechados.Sendo assim, ele está em desuso, apesar de ter sido usado durantequase um século.

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O éter etílico dissolve graxas, óleos e resinas, por isso é usadona indústria como solvente de óleos e tintas.

A nomenclatura ocial para os Éteres segue uma regra xaestabelecida pela União Internacional de Química Pura e Aplicada

(IUPAC). Observe o funcionamento das normas:1. Inicie o nome dos éteres pelo prexo de menor número decarbonos, conforme abaixo:

Prexos:

1 carbono - MET 6 carbonos - HEX2 carbonos - ET 7 carbonos - HEPT3 carbonos - PROP 8 carbonos - OCT4 carbonos - BUT 9 carbonos - NON5 carbonos - PENT 10 carbonos - DEC

2. Use o termo intermediário: oxi.3. Encerre pelo nome do hidrocarboneto com maior número

de carbonos.

Exemplos: H3C ─ CH2 ─ O ─ CH3 Metoxi-etanoRepare que a nomenclatura começou com o prexo de menor

número de carbonos.

Reações Orgânicas

No m do século XIX, as substâncias utilizadas notratamento de doenças, na fabricação de produtos de limpeza e perfumes, só podiam ser encontradas em seus estados naturais. Odesenvolvimento da Química Orgânica possibilitou a determinaçãodas estruturas dos compostos presentes nesses produtos.

Esta evolução é devido a pesquisas e produção de inúmeras

substâncias por reações feitas em laboratório. Os químicosreconhecem o composto e tentam produzi-lo por meio de reaçõesorgânicas. É economicamente viável, pois é mais barato e maisfácil sintetizar uma substância do que extraí-la de uma fontenatural. Exemplo: a vitamina C pode ser obtida de fontes naturaisou pode ser produzida em laboratório, e sua composição é a mesmaem ambos os casos.

As reações orgânicas podem ser classicadas de diversasmaneiras, a mais comum é a que diferencia reações de adição,substituição e eliminação.

Reações de adição: correspondem às reações que tem umaconguração característica de hidrocarbonetos insaturados, comoos alcenos, alcinos e dienos. Na reação por adição, há a junção de

duas ou mais moléculas provocando a origem de unicamente um produto. Veja o exemplo:

Reações de substituição: um átomo ou grupo de átomos ésubstituído por um radical do outro reagente, ou seja, ocorre namolécula a troca de um ligante.

Reações de eliminação: os átomos na molécula do reagenteorgânico diminuem, daí o nome da reação: eliminação. Nesse tipode reação, ocorre a saída de ligantes de uma molécula sem queaconteça a substituição desses ligantes por outros.

Mecanismo de uma reação é o caminho pelo qual a reação se processa, ele descreve as várias etapas pelas quais ela passa.

A ruptura das ligações, os ataques eletrofílicos e nucleofílicosao reagente orgânico, a formação de novas ligações e de compostosintermediários, tudo isso é demonstrado em um mecanismo.Vale lembrar que um mecanismo é proposto se baseado emexperimentos, mas é apenas um modelo, não sendo um caminhoobrigatório para a reação.

No mecanismo da reação inuem vários fatores, como anatureza do solvente, polaridade das ligações, troca de elétrons,etc. Portanto, um determinado mecanismo nem sempre é a únicamaneira de se explicar a formação de determinado produto.

No caso das reações orgânicas, um mecanismo pode ocorrer de duas maneiras: ionicamente ou via radicais livres.

1. Mecanismo iônico: a ruptura heterolítica de uma ligaçãocovalente dá início ao processo, originando íons (carbocátion ecarbânion).

2. Mecanismo via radicais livres: a ruptura homolítica deuma ligação covalente forma radicais livres (muito instáveis ereativos).

Acompanhe o mecanismo de Halidricação de Alcenos.

Podemos dividir o mecanismo em etapas:

1ª Etapa: A quebra homolítica de Ácido Bromídrico (H — Br)deu origem ao radical livre • Br, este reage com alceno e formaum novo radical.

Etapa intermediária: o radical livre ataca o hidrogênio

polarizado do HBr.Etapa nal: Nesta etapa se forma o produto (1- Bromo propano) e um novo radical que reiniciará a reação.

Como se vê, a Halidricação de Alcenos ocorre por Mecanismo via radicais livres.

Observação: Halidricação pode ser entendida comoHalogenação, uma vez que houve a adição de um Halogênio(Bromo) à molécula.

O mecanismo de uma reação é uma maneira didática(simulação) de mostrar passo a passo a formação de determinado produto, mas, contudo, explica o que acontece realmente na prática.

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QUÍMICA

Reatividade dos Compostos Orgânicos

Reação de Saponicação

Em termos gerais, a reação de saponicação ocorre quandoum éster em solução aquosa de base inorgânica origina um salorgânico e álcool.

A Reação de saponicação também é conhecida comohidrólise alcalina, através dela é que se torna possível o feitiodo sabão. Falando quimicamente, seria a mistura de um éster (proveniente de um ácido graxo) e uma base (hidróxido de sódio) para se obter sabão (sal orgânico).

A equação abaixo demonstra este processo:Éster + base forte → sabão + glicerol

Praticamente todos os ésteres são retirados de óleos e gorduras,daí o porquê das donas de casa usarem o óleo comestível para ofeitio do sabão caseiro.

Equação genérica da hidrólise alcalina:

A equação acima representa a hidrólise alcalina de um óleo(glicerídeo). Dizemos que é uma hidrólise em razão da presença

de água (H2O) e que é alcalina pela presença da base NaOH (sodacáustica). O símbolo ∆ indica que houve aquecimento durante o processo. Produtos da reação de Saponicação: sabão e glicerol(álcool).

Reação de substituição

Reação de substituição, como o próprio nome já diz, é aquelaem que ocorre na molécula a troca de um ligante.

Veja um exemplo de substituição por radical livre:1ª etapa: formação do radical

Ruptura homolítica do Br2 e formação de radicais • BR: estacisão na ligação covalente ocorre na presença de calor ou luz.

2ª etapa: ataque do radical Brometo ao Propano, causando aruptura homolítica da ligação C ― H.

O ligante H da molécula de propano é substituído pelo liganteBR, originando o 1 -Bromo propano ou 2 - Bromo propano. Areação de substituição por radical livre é típica de alcanos.

Nota: As duas setas indicam que o radical Bromo podesubstituir qualquer hidrogênio da estrutura. A ruptura de ligaçõesentre átomos pode ocorrer de modo homogêneo ou heterogêneo.

Ruptura Homolítica: a molécula é separada de modo igual para os radicais resultantes, ou seja, é uma cisão de ligação sem perda nem ganho de elétrons.

Quando a quebra da ligação é feita igualmente, cada átomo cacom seu elétron original da ligação, dando origem aos chamadosradicais livres.

Radical livre: átomo com elétron desemparelhado, cuja cargaelétrica é neutra.

Ruptura Heterolítica: a quebra da ligação é feita de mododesigual, cando o par eletrônico com apenas um dos átomos daligação.

Observe que uma das espécies ganha elétrons e a outra perde(formação de íons).

Rompendo-se heteroliticamente a ligação entre carbono e bromo, teremos um carbocátion e um íon brometo (ânion). Nestecaso, o elemento bromo, como sendo mais eletronegativo, levaconsigo o par eletrônico.

Mas o que aconteceria se o par de elétrons casse com oCarbono? Isto ocorre quando há uma quebra heterolítica entre aligação de carbono e hidrogênio:

O carbono ca com o par eletrônico e colabora para a formaçãode um carbânion e um íon H+ (próton).

Reações de Redução, Oxidação e Combustão

Reação de oxidação: quando ocorre - na maioria das vezes -com adição de oxigênio.

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QUÍMICA

A reação da oxidação pode ser: parcial ou total.

Oxidação parcial de álcool primário.Exemplo:

Oxidação parcial de álcool secundário.Exemplo:

Oxidação de aldeído.Exemplo:

Oxidação total de álcool primário.Exemplo:

Reação de redução: é o inverso da reação de oxidação.Ocorre - na maioria das vezes - com adição de hidrogênio.

A reação de redução pode ser: parcial ou total.

Redução parcial de ácido orgânico.Exemplo: v

Redução de aldeído.Exemplo:

Redução de cetona.Exemplo:

Redução total de ácido orgânico.Exemplo:

Reação de combustão

Combustão é uma reação química exotérmica, ou seja, libera

calor para o ambiente. Esse tipo de reação é muito comum, já quea maioria da energia que consumimos é derivada da queima demateriais: os combustíveis. Exemplo: gás de cozinha, gasolina,óleos e outros, todos eles obtidos a partir da destilação de petróleo, por isso recebem a classicação de hidrocarbonetos. Essescompostos são formados somente por carbono e hidrogênio, e paraque uma combustão ocorra é necessário um comburente: o gásOxigênio.

Na reação de combustão dos hidrocarbonetos ocorre aformação de gás carbônico (CO

2) e água, a energia é liberada sob

a forma de calor. Veja a equação de combustão:

H + O2 → CO

2+ H

2O

A reação gerou apenas dióxido de carbono e água, quandoelementos como carbono, nitrogênio, enxofre e ferro sãoqueimados, dão origem a óxidos: a queima do Carbono irá gerar o dióxido de carbono, a combustão do nitrogênio dará origem aodióxido de nitrogênio, a queima de enxofre irá gerar dióxido deenxofre e a do ferro irá gerar óxido de ferro III.

Mas, infelizmente, os combustíveis que apresentam extremaimportância em nossa vida também trazem tragédias quandoterminam em incêndios, para que isso ocorra são necessários trêsfatores:

1- Calor;2- Presença de um combustível;

3- Presença de um comburente.

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QUÍMICA

Para se prevenir e extinguir um incêndio é preciso eliminar um dos três elementos citados, a eliminação pode ser por:

Resfriamento: a água é usada para abaixar a temperatura;Abafamento: utiliza-se cobertores para impedir o contato do

gás oxigênio do ar com o combustível;Retirada do combustível: existem vários tipos de extintores,e eles são usados conforme a origem do combustível:

- Sólidos: carvão, madeira, pólvora;- Líquidos: gasolina, álcool, éter, óleo;- Gasosos: metano, etano, etileno.

Bioquímica O objetivo da Bioquímica é explicar a forma e a função

biológica em termos químicos. Uma das formas mais produtivasde se abordar o entendimento dos fenômenos biológicos temsido aquela de puricar os componentes químicos individuais,tais como uma proteína de um organismo vivo, e caracterizar sua

estrutura química ou sua atividade catalítica. Biomoléculas

Todos os seres vivos são constituídos por moléculas orgânicasde grandes dimensões: as macromoléculas. Estas são formadas por um número relativamente reduzido de elementos químicos, principalmente hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e carbono. Emtermos de percentagem esses elementos juntos perfazem o total deaproximadamente 99% da massa da maioria das células. Eles sãoos elementos mais leves capazes de formar uma, duas, três e quatroligações, respectivamente. Em geral os elementos químicos maisleves formam as ligações químicas mais fortes. As biomoléculas

desempenham diferentes funções: estruturais; energéticas;enzimáticas; armazenamento e transferência de informação.Muitas biomoléculas são polifuncionais, contendo dois ou maisgrupos funcionais diferentes, cada um com suas ações químicascaracterísticas. A “personalidade” química de um composto édeterminada pela química de seus grupos funcionais e a disposiçãodesses no espaço tridimensional.

A bioquímica estuda os processos químicos que ocorrem nosorganismos vivos, animais e vegetais, os compostos bioquímicos esua importância industrial. De um modo simplicado, para efeitode estudo, dividimos os compostos bioquímicos em três classes principais:

- Lipídios;- Hidratos de carbono ou carboidratos;

- Proteínas. Normalmente os compostos bioquímicos possuem massa

molecular elevada como é o caso, por exemplo, dos álcooisgraxos e dos ácidos graxos. Os álcoois graxos são usados comosolventes pra graxas, ceras, gomas, pomadas de uso farmacêutico,aditivos para óleos lubricantes e como tensoativos não iônicos para obtenção de emulsões de óleo e água. De um modo genéricosão denominados ácidos graxos todos os ácidos obtidos a partir deóleos e gorduras animais e vegetais. São monocarboxílicos, comum total de 4 a 22 átomos de carbono. Os compostos dessa classeque possuem mais de 10 átomos de carbonos são chamados deácido graxos superiores e são utilizados como lubricantes e nafabricação de fármacos e cosméticos.

11. FERMENTAÇÃO.

A Fermentação é um processo anaeróbio de síntese deATP (trifosfato de adenosina) sem o envolvimento da cadeiarespiratória, etapa característica do processo de Respiração celular. No processo aqui tratado, o aceptor nal de hidrogênios é umcomposto orgânico e por este motivo constitui um metabolismocontrastante com a Respiração Celular, em que os elétrons sãodoados a aceptores de elétrons exógenos, como o oxigênio, emuma cadeia transportadora de elétrons. Dessa forma, trata-se de ummecanismo muito importante na obtenção de energia em condiçõesanaeróbicas, uma vez que nestes casos não há o processo defosforilação oxidativa para manter a produção de ATP.

As bactérias, nas condições mencionadas acima, podemrealizar tanto fermentação como respiração anaeróbica. Paraalgumas bactérias anaeróbias o gás oxigênio pode ser letal,restringindo a ocorrência desses organismos a solos profundos eregiões em que o teor de oxigênio é praticamente zero. A essesorganismos damos o nome de anaeróbios estritos. Há, no entanto,outros organismos que são considerados anaeróbios facultativos,uma vez que realizam a fermentação na ausência de oxigênioe a respiração aeróbia na presença desse gás, como é o caso decertos fungos (Saccharomyces cerevisiae - levedura) e de muitas bactérias.

Durante o processo, a glicose é inicialmente degradada a piruvato na glicólise e este por sua vez é metabolizado a várioscompostos de acordo com o tipo de fermentação. Na fermentaçãoláctica o piruvato é convertido a ácido láctico, enquanto na

fermentação alcoólica o mesmo é convertido a etanol e dióxidode carbono (CO

2); já no caso da fermentação heterocíclica, o

piruvato é convertido a ácido láctico e outros ácidos e álcoois.Apesar de ser um processo que ocorre na ausência de oxigênio,alguns organismos realizam esse metabolismo mesmo na presençade grandes concentrações de oxigênio, como é o caso da levedura.

O açúcar é o substrato mais comumente utilizado nometabolismo fermentativo. Essa molécula sofre uma degradação parcial a moléculas orgânicas menores fornecendo energia naforma de ATP para a célula. O saldo energético desse processo éde apenas 2 moléculas de ATP por molécula de glicose degradada,um ganho energético inferior ao processo de Respiração Celular.Vale ressaltar que esse ganho energético é totalmente proveniente

da glicólise, uma etapa comum a ambos processos do metabolismoenergético. Trata-se de um processo utilizado por diversosmicroorganismos e algumas células de mamíferos - como ashemácias, as bras musculares brancas e as bras muscularesvermelhas sob contração vigorosa. No último caso, quandobras vermelhas são submetidas a esforço intenso, o oxigêniotransportado pelo sangue torna-se insuciente para promover aoxidação da grande quantidade de NADH resultante do trabalhomuscular, expondo a célula a uma situação de anaerobiose relativa.

Quando um organismo opta pelo processo de fermentação – seja por opção ou pela ausência de O

2– o processo da quebra da

glicose completa a fase de glicólise, porém não o faz com a etapado Ciclo de Krebs nem tampouco inicia o processo da Cadeia

Respiratória – ambos dependentes da molécula de O2.

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QUÍMICA

A formação de ATP, isto é, a produção energética, restringe-se então a glicólise e a célula inicia o processo de fermentação para a reoxidação das coenzimas. As moléculas de piruvato, quecontém grandes quantidades de energia armazenada, são reduzidas

a outros compostos, e essa energia permanece então aprisionada,sem possibilidade de utilização da mesma pelas células. Estes são, portanto, processos que não sintetizam ATP, isto é, energeticamenteimprodutivos + liberado pelo aldeído.

Fermentação Láctica Neste processo de fermentação o piruvato é reduzido a

lactato através da enzima lactato desidrogenase. Essa reduçãoé o que permite a reoxidação das moléculas de NADH, sendo o próprio piruvato o aceptor de elétrons + liberado pelo aldeído.Este processo é observado em algumas espécies de bactérias,

nas hemácias sanguíneas, nas bras musculares de contraçãorápida e nas bras musculares em geral, neste último caso quandoa quantidade de oxigênio torna-se insuciente (anaerobioserelativa), devido a um trabalho muscular muito intenso. O acúmulode ácido láctico oriundo desse processo no músculo é o que causaa dor característica posterior aos exercícios físicos de grandeintensidade. Tal mecanismo é muito importante, uma vez que permite a continuidade do exercício, mesmo em ausência relativade oxigênio + liberado pelo aldeído.

Fermentação Alcoólica

Em certos organismos, como as leveduras e alguns tipos de bactérias, a regeneração do NAD+ é feita por meio da fermentaçãoalcoólica. Nesse processo, inicialmente, cada molécula de piruvatoé convertida a um composto com dois carbonos (acetaldeído)em uma reação de descarboxilação através da ação da enzimaPiruvato Descarboxilase (PPP), que gera uma molécula de CO

2

e uma molécula de NADH. Esse acetaldeído serve de aceptor doselétrons do NADH e reduz-se a álcool etílico (etanol) a partir daação da enzima álcool desidrogenase:

Esse tipo de fermentação ocorre principalmente em bactériase leveduras, sendo que no último caso são usadas na produção de bebidas alcoólicas e na panicação. No primeiro uso, o levedo éresponsável por transformar um substrato altamente açucarado(suco de uva ou suco de cevada) em uma bebida com álcool etílicoem sua composição (vinho e cerveja, respectivamente) através do processo de fermentação no qual o CO

2resultante é evaporado do

líquido, restando apenas o etanol. Por esse mesmo princípio o sucode cana-de-açúcar fermentado e destilado produz o etanol, usadocomo combustível ou na produção de aguardente. No segundouso mencionado, ao contrário do relatado anteriormente, o CO

2

produzido pela fermentação ca armazenado no interior da massa,em pequenas câmaras, promovendo o “crescimento” da massa. Aoassar a massa tanto o CO

2como o álcool etílico evaporam, porém

as paredes das câmaras formadas anteriormente se enrijecem emantém a estrutura alveolar.

12. ESTRUTURA E PROPRIEDADES DE COMPOSTOS ORGÂNICOS

NITROGENADOS.

Os compostos orgânicos nitrogenados são moléculas orgânicasque apresentam em sua constituição o heteroátomo nitrogênio.O conjunto de átomos que possui o oxigênio como heteroátomoé o grupo funcional da molécula. Um composto nitrogenado oucomposto azotado é a matéria orgânica em cuja composição entraazoto (ou nitrogênio), incluindo os aminoácidos. Pode ser denidocomo qualquer entidade «hetero-orgânica», um composto químicoorgânico que contenha átomos na cadeia diferentes do carbonocom ao menos uma ligação carbono-nitrogênio.

Exemplos de compostos nitrogenados:

- Nitrocompostos; R-NO2

- Aminas; R1-NH2, R1-NH-R2 e R1-(N-R2)-R3

- Compostos diazo; R 2C=N

2

Nitroderivado

Os nitroderivados (ou nitrocompostos ou compostosnitro) são compostos orgânicos que contém um ou mais gruposfuncionais nitro (-NO

2). São frequentemente explosivos;

impurezas variadas ou uma manipulação inapropriada podemfacilmente desencadear uma decomposição exotérmica violenta.Os compostos nitro aromáticos são sintetizados pela ação de unamistura de ácidos sulfúrico e nítrico sobre a molécula orgânica

correspondente. Alguns exemplos deste tipo de compostos são o2,4,6-trinitrofenol (ácido pícrico), o 2,4,6-trinitrotolueno (TNT) eo 2,4,6-trinitroresorcinol (ácido estífnico).

Preparação: Em síntese orgânica existem vários métodos

para preparar compostos nitro. Compostos nitro alifáticos

- O nitrometano é adicionado a aldeídos em uma adição 1,2 nareação nitroaldólica.

- O nitrometano é adicionado a compostos carbonílicos alfa- beta insaturados na adição 1,4 da reação de Michael atuando como

um “doador” de Michael.- O nitroetileno é um “receptor” de Michael na reação de

Michael com compostos enolato.- Em reações de substituição nucleofílica sobre haleto de

alquilo mediante nitrito de sódio (NaNO2) se obtém nitroalcanos. Compostos nitro aromáticos

- Em uma substituição eletrofílica aromática o ácido nítricoreage com compostos aromáticos no que se conhece como nitração.

Como exemplo típico e o mais simples, temos a nitração do

benzeno, na produção do nitrobenzeno.

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QUÍMICA

O método clássico envolve o tratamento de benzeno com umamistura de ácido sulfúrico e ácido nítrico concentrados (chamadade «mistura sulfonítrica») e água. Esta produção é um dos mais perigosos processos da indústria química devido à exotermicidade

da reação (ΔH = −117 kJ/mol).

A capacidade mundial de produção de nitrobenzeno em 1985era de aproximadamente 1.7×106 toneladas. Um método clássico partindo de fenóis halogenados é a nitração de Zincke.

Reações: Os compostos nitro participam em várias reações

orgânicas.

Compostos nitro alifáticos: Os compostos nitro alifáticos sãoreduzidos a aminas com ferro e ácido clorídrico. Conversão de oscompostos nitro a aldeídos ou cetonas mediante a reação de Nef.

Compostos nitro aromáticos: A redução de compostos nitro

aromáticos com hidrogênio sobre um catalisador de paládio/carbono conduz a anilinas. A presença de grupos nitro facilita assubstituições nucleofílicas aromáticas.

Aminas

As aminas são uma classe de compostos químicos orgânicos

nitrogenados derivados do amoníaco (NH3) e que resultam dasubstituição parcial ou total dos hidrogênios da molécula por grupos hidrocarbônicos (radicais alquilo ou arilo – frequentementeabreviados pela letra R). Se substituirmos um, dois ou três átomosde hidrogénio, teremos, respectivamente, aminas primárias (R- NH

2), secundárias (R

1R

2 NH) ou terciárias (R

1R

2R

3 N). As aminas

podem ser classicadas como simples (quando os grupos alquil são iguais) ou mistas (se estes forem diferentes). Quando se usa os prexos di e tri, indica-se que a amina é secundária ou terciária,respectivamente, e com grupos radicais iguais. Quando os grupossão diferentes, estes são nomeados sucessivamente, do menor parao maior, terminando o nome do composto com o suxo “amina”.Algumas vezes indica-se o prexo amino, indicando, de seguida a

posição e o nome do grupo hidrocarbônico.

Propriedades: A presença de um par de elétrons livres éresponsável por propriedades físicas e químicas particulares nasaminas.

Geometria: Tais como a molécula NH

3, da qual são derivadas

formalmente, têm uma estrutura piramidal com 3 ligações sp3e um par de elétrons desemparelhados. Por isso, os orbitaisapresentam hibridação sp3 e estão dirigidos em direção aosvértices de um tetraedro. O átomo de nitrogênio localiza-se nocentro do tetraedro; as ligações covalentes (com hidrogénio oucom o radical) formarão os vértices da base, a que se oporão os

dois elétrons desemparelhados no vértice do topo do tetraedro.

Ponto de fusão e ponto de ebulição Como o azoto (nitrogênio) é menos eletronegativo que o

oxigénio, as ligações N-H apresentam-se menos polares que asligações O-H (presentes nos álcoois). Por essa razão, as aminasformam ligações de hidrogénio mais débeis que os álcoois com pesos moleculares semelhantes. Como as ligações são mais fracas,compreende-se que os pontos de ebulição das diversas aminastambém sejam mais baixos (necessitarão de menos energia paraevaporar, porque também estão menos ligadas umas às outras).Assim, as aminas primárias e secundárias têm pontos de ebuliçãomenores que os dos álcoois, mas maiores que os dos éteres de peso molecular semelhante. As aminas terciárias, sem ligações dehidrogénio, têm pontos de ebulição mais baixos que os das aminas primárias e secundárias de pesos moleculares semelhantes.

Solubilidade: Os pares de pontos sobre os átomos N nasreações químicas mostradas neste artigo representam o par de

elétrons livres do nitrogênio das aminas. Estes pares tambémcontribuem para a solubilidade de aminas simples mediante aformação de ligações de hidrogênio com moléculas de água.

Classes de aminas Aminas alifáticas: Aminas primárias surgem quando um dos

três átomos de hidrogênio na amônia é substituído por um alquil, podendo estas ser chamadas de alquil aminas’ ou alquilaminas.Importante alquil aminas primárias incluem metilamina,etanolamina (2-aminoetanol), e o agente tamponador tris.

Aminas aromáticas: têm o átomo de nitrogênio conectado a

um anel aromático (radical aril) como em anilinas, podendo ser

chamadas de aril aminas ou arilaminas. Exemplos de aminas Os aminoácidos contêm um grupo amino e um grupo carboxilo

ligados ao mesmo átomo de carbono. Os aminoácidos unem-se unsaos outros através da ligação destes dois grupos – que formamum grupo amida – dando origem às ligações peptídicas queestruturam as proteínas. A degradação de proteínas (por exemplo,quando um pedaço de carne apodrece), leva, pelo contrário, à suadecomposição em aminas distintas. Os odores mais desagradáveisde que geralmente nos lembramos são, provavelmente, devidosà presença de aminas. Por exemplo, a 1,5-pentanodiamina (maisconhecida pelo sugestivo nome de cadaverina, libertada pelos

corpos em putrefacção, o escatol, um composto heterocíclico presente nos excrementos, a 1,4-butanodiamina (putrescina – outro cheiro “a podre”), etc…

Morfna: Os alcalóides são compostos complexos presentes

na constituição das plantas que contêm grupos amina. Podemoscitar alguns exemplos mais conhecidos, como a morna, a nicotina,etc. A importância das aminas, em termos biológicos, é inegável.A classe de compostos designados por β-feniletilaminas inclui aadrenalina, a noradrenalina, a mescalina, etc.

As sulfamidas, que afetam as bactérias ao inibir nelas a produção de ácido fólico, mas que são inócuas para o ser humano,contêm um grupo amino.

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QUÍMICA

O neurotransmissor GABA (ácido 4-aminobutanóico)também contém um grupo amino. Alguns derivados do ácido p-aminobenzóico são também usados como anestésicos.Encontram-se aminas secundárias em alguns alimentos (carne e

peixe) ou no fumo do tabaco. Estas podem reagir com os nitritos(presentes nos conservantes utilizados nos produtos alimentarese usados como fertilizante, no caso das plantas, como o tabaco),levando à formação de N-nitrosoaminas secundárias, que sãocancerígenas.

Diazo

Diazo refere-se ao tipo de composto orgânico chamadocomposto diazo (ou as vezes diazocomposto) que tem dois átomosde nitrogênio ligados (azo) como um grupo funcional terminal. Afórmula geral é R

2C=N

2. O mais simples exemplo de um composto

diazo é o diazometano. A estrutura eletrônica de compostosdiazo envolve uma carga positiva no nitrogênio central e carga

negativa distribuída entre o nitrogênio terminal e o carbono.Alguns dos mais estáveis compostos diazo são α-diazocetonas eα-diazoésteres já que a carga negativa é deslocalizada na carbonila.Em contraste, a maioria dos compostos alquildiazo são explosivos.Um composto diazo comercialmente relevante é diazoacetato deetila (N2CHCOOEt). Um grupo de compostos isoméricos com propriedades similares são as diazirinas, onde o carbono com doisnitrogênios é ligado a um anel.

13. MACROMOLÉCULAS NATURAIS E SINTÉTICAS.

Dentro da Química Orgânica, estudamos moléculas detamanho relativamente pequeno e também as moléculas grandes.Para estas moléculas damos o nome de macromoléculas. Asmacromoléculas também podem ser chamadas de polímeros. Elasdividem-se em macromoléculas naturais e sintéticas.

As macromoléculas naturais são biomoléculas fundamentais para todos os seres vivos, que são os glicídios, os lipídios e as proteínas.

As macromoléculas sintéticas são a base para a fabricaçãodos plásticos.

Glicídios

Os glicídios são compostos que possuem função orgânica

mista poliálcool-aldeído ou poliálcool-cetona, dentre outroscompostos, que ao sofrerem hidrólise resultam em poliálcool-aldeído ou poliálcool-cetona. Exemplos:

A palavra glicídios vem do grego glicos que signica doce.São os açúcares, desde o mais comum até os mais complexos,como o amido e a celulose. São produzidos em vegetais atravésda fotossíntese transformado no processo de respiração. São

fonte de glicídios a farinha, o açúcar, o papel, o mel, as frutas, o pão, etc. Os glicídios se classicam em oses e osídeos. As osesou monossacarídeos são os glicídios que não se hidrolisam. Ososídeos são glicídios mais complexos que se hidrolisam. Os principais glicídios são:

- glicose- frutose- sacarose- lactose- celulose- amido- glicogênio Glicose A glicose também pode ser chamada de glucose, dextrose ou

açúcar de uva. É uma aldo-hexose, com fórmula química C6H

12O

6

pode ser encontrada nas uvas e em outras frutas. Na indústria éobtida pela hidrólise do amido.

É muito utilizada na Indústria de Alimentos, na fabricação dedoces, balas, etc.

Frutose É uma cetose e possui fórmula molecular C

6H

12O

6. Pode ser

encontrada no mel e em muitas frutas. É também chamada delevulose. Pode ser obtida através da hidrólise de um polissacarídeo,a inulina.

Sacarose

É o açúcar comum, ou açúcar de cana. Tem fórmula químicaC

12H

22O

11. encontrado principalmente na cana-de-açúcar e na

beterraba.

glicose frutose

A sacarose é resultado da condensação de uma molécula deglicose e uma de frutose.

No Brasil, a sacarose é obtida através da cristalização do caldode cana. Na Europa, este glicídio é obtido principalmente através

da beterraba.

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QUÍMICA

Lactose

É um glicídio encontrado no leite e possui fórmula químicaC

12H

22O

11é um dissacarídeo resultante da condensação de uma

molécula de glicose ou glocose com uma de galactose.

Celulose

A celulose é um polissacarídeo de fórmula químicaC

6H

10O

5. Pode chegar a ter massa molecular equivalente a

400.000u. A celulose está presente em quase todos os vegetais.É formada pela condensação de um grande número de moléculasde glicose.

A celulose pode ser obtida através da madeira de eucaliptoe de pinheiros e do algodão. É usado para a fabricação de papel.

Amido

O amido é um polissacarídeo que possui massa

molecular entre 60.000u e 1.000.000u. Sua fórmulaquímica é (C

6H

10O

5)n. Pode ser encontrado em vegetais,

principalmente em cereais como arroz, milho, trigo, etc.Também está presente em raízes como a mandioca e a batata.A molécula de amido é uma condensação de moléculas de glicose,liberadas quando o amido é hidrolisado.

Glicogênio

O glicogênio é um polissacarídeo que possui fórmula química(C6H10O5)n. è formado pela condensação de moléculas de glicosee tem estrutura ramicada.

O glicogênio está presente nos músculos e no fígado dosanimais. É a principal reserva animal, capaz de ser transformadoem glicose dependendo da necessidade do organismo.

Lipídios

Os lipídios tem grande importância para o funcionamentodo organismo dos seres humanos. Constituem os óleos e asgorduras animais e vegetais. Pode ser encontrado em alimentoscomo manteigas e margarinas, azeite de oliva, óleos, presuntos,salames, em frutas com alto teor de gordura como o abacate, etc. A palavra lipídio vem do termo grego lipos, que signica “gordura”.Os lipídios são substâncias insolúveis em águas e solúveis emsolventes orgânicos como o clorofórmio, benzeno e éter. Oslipídios podem ser classicados em lipídios simples e os lipídioscomplexos. Os lipídios simples são os ésteres de ácidos graxos comdiferentes álcoois. Os ácidos graxos são ácidos monocarboxílicos,de cadeia normal que pode ser saturada ou insaturada.

Alguns ácidos graxos saturados:

Ácido láurico – C11

H23

– COOH – gordura de cocoÁcido mirístico – C13H27 – COOH – noz moscadaÁcido palmítico – C

15H

31– COOH – gordura de palma

(palmito)Ácido esteárico – C

17H

35– COOH – gordura de boi

Alguns ácidos graxos insaturados:

Ácido oleico – C17

H33

– COOH – óleo de olivaÁcido linoleico – C

17H

31– COOH – óleo de soja

Ácido linolênico – C17

H29

– COOH – óleo de linhaça

Os ácidos graxos insaturados podem ser monoinsaturados,com apenas uma ligação dupla ou pode ser poliinsaturadaos, commais de uma ligação dupla.

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QUÍMICA

O ácido oleico é monoinsaturado, com insaturação entre os carbonos 10 e 9. O ácido linoleico é poliinsaturado, cominsaturação entre os carbonos 13 e 12 e entre 10 e 9. O ácido linolênico possui três insaturações, portanto poliinsaturado, cominsaturação nos carbonos 16 e 15, 13 e 12 e entre os carbonos 10 e 9. O álcool mais frequente nos lipídios simples é a glicerina.A glicerina é um triálcool que atua na formação de óleos e gorduras vegetais e animais (ésteres, os glicerídeos). As ceras são ésteres dos

ácidos graxos com álcool de cadeia longa.

Os lipídios complexos, geralmente não são ésteres. São moléculas grandes, cíclicas e podem conter nitrogênio, fósforo e etc.

Glicerídeos

Os glicerídeos são ésteres da glicerina com ácidos graxos.

Veja a reação:

Os glicerídios são divididos em óleos e gorduras.- óleos = são líquidos em temperatura ambiente.- gorduras = são sólidos em temperatura ambiente.

Saponifcação

Os glicerídeos podem ser transformados em sabão. Para esta reação, damos o nome de saponicação. Reagindo um glicerídeo com uma

base forte, como o NaOH, obtemos sabão e glicerina como produtos. Veja a reação de saponicação:

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QUÍMICA

14. QUÍMICA NA AGRICULTURA.

Diversas substâncias, naturais ou produzidas em laboratório,classicadas como orgânicas ou minerais, têm trazido, por umlado, benefícios no que refere à correção do solo e aumentandoa produtividade mas, por outro, são responsáveis por sériasdegradações ambientais, provocadas pelo uso indevido e cada vezmais crescente dessas substâncias.

O uso da química na agricultura, até recentemente, era vistocomo modernidade. Marcus Barifouse Matallo, do InstitutoBiológico, é um dos pesquisadores brasileiros mais credenciadossobre o tema. A preocupação com o seu controle surgiu na décadade 50, mas só em 1959 o poder público se sensibilizou para quefosse criado um regulamento sobre os níveis de resíduos nosalimentos. O Ministério da Agricultura, por sua vez, começou a prestar atenção no problema só em 1974, quando passou a exigir

dados sobre o agroquímico a ser registrado. Em 1977, o Rio Grandedo Sul criou a primeira legislação sobre o uso de pesticidas e, noano seguinte, o Instituto Biológico iniciou um monitoramento emfrutas e hortaliças na Ceagesp de São Paulo.

Antonio Batista Filho, colega de Matallo no IB, defendeuma integração entre química e biologia no controle de pragas edoenças dos alimentos. “Este é o paradigma do meio rural, a buscade um alimento saudável. Está avançado o espírito de se produzir alimentos com menos contaminação. Nós temos necessidade de produtos químicos nos grandes cultivos, mas há possibilidadede reduzir a quantidade com o uso de moléculas mais seletivas”,avalia.

O especialista lembra que a agricultura orgânica, que abole ouso de inseticidas e fertilizantes, teve um signicativo avanço em

pouco mais que uma década. Em 1987, a Europa cultivava 250 milhectares organicamente. Em 2000 foram 2,9 milhões de hectares.O problema, segundo Batista, é o custo para o consumidor, até 50%acima do preço do produto cultivado tradicionalmente. Mesmoassim, a demanda cresce 40% anualmente. No Brasil, os produtosorgânicos representam 2% no setor de frutas, verduras e legumes,com defasagem de 40% entre oferta e demanda, segundo dadosdos hipermercados Extra e Carrefour. A Associação de AgriculturaOrgânica do Estado de São Paulo informa que as vendas subiramde R$ 5 milhões em 1999 para R$ 20 milhões em 2000.

Em contrapartida, as vendas de defensivos químicos, que em92 foram de US$ 947 milhões de dólares, chegaram a US$ 3,4 bilhões em 99. No mundo, esses produtos industriais consomemanualmente US$ 30 bilhões, segundo Francisco José Severino,técnico da Cati (Coordenadoria de Assistência Técnica Integral).

Invasão da Química na Agricultura

Contrariamente às aparências, é menos a mecanização quea importância crescente dos produtos químicos que caracteriza aindustrialização da agricultura. A invasão começou com os adubose pesticidas, cujas tonelagens utilizadas aumentaram regularmente,de ano após ano, em todos os países do mundo.

Seguindo as pisadas do mundo industrializado, os países

do terceiro mundo cobrem-se de fábricas de adubos; todos osespecialistas, com efeito, consideram que os adubos químicossão a chave do progresso agrícola nos países em vias dedesenvolvimento.

Mas a invasão química não cou por aqui. Passo a passo, aquímica penetrou em todos os domínios da actividade agrícola;sempre que possível, o produto químico substitui o homem, amáquina, a planta ou o animal.

Citemos alguns exemplos dessa “invasão química”: - a lavra química: a lavra clássica (cultivo, preparo, maneira

de lavrar a terra) com charruas, cada vez mais é substituída, emalgumas culturas, pela pulverização com um produto químico quedestrói as ervas daninhas; é mais rápido e menos dispendioso;

- os herbicidas seletivos: outrora era necessário passar longashoras, à mão ou à máquina, para mondar as culturas (cereais,culturas hortícolas, etc.). A química resolveu o problema, graças aherbicidas que só destroem as plantas indesejáveis;

- o desbaste químico dos frutos: eliminar os frutos em excessoera um trabalho pesado; atualmente, desbastam-se os frutos comuma aplicação de pulverizador;

- o “encurtamento da palha“: as variedades de trigo de elevadorendimento são muito sensíveis à acama, devido ao peso elevadodas espigas; encontrou-se então um que provoca um crescimentomenor do caule, se afetar o rendimento;

- os “retardadores de crescimento”: são produtos que acelerama fruticação das árvores e reduzem o desenvolvimento dos ramos;

- os condicionadores do solo: o único método conhecido atéhoje para melhorar a estrutura do solo era aumentar o seu teor emhúmus, mas os químicos encontraram uma coisa melhor; propõem-nos toda uma gama de produtos que substituem vantajosamente(será?) o húmus: alginatos, póli-acrilatos (Krilium), polivinilos,etc.

Podíamos prolongar a lista: produtos para destruir a folhagemseca da batata, para impedir a queda prematura dos frutos, etc.Este prodigioso desenvolvimento da química na agricultura tema benção dos agrónomos, pois são úteis à coletividade, ecácia,e a comodidade do seu emprego é cada vez mais atraente. Aquímica tem ainda um belo futuro na agricultura, não há dúvida.Mas a ambição dos químicos é bem maior; reinar como senhoresda agricultura não os satisfaz; o que eles querem é a extinção daagricultura. Anal, a industrialização da agricultura não passa deuma medida provisória, enquanto não é possível dispensá-la por completo. A agricultura ainda passa pelo intermédio das plantas edos animais para produzir a alimentação do homem, isso porqueainda não se encontrou meio de proceder de outro modo.

A Saúde do Homem em Perigo

Se os agricultores, e sobretudo os mais pequenos, surgemcomo vítimas principais da industrialização, poderia pensar-se queos consumidores, são, inversamente, quem com ela benecia. Os produtos agrícolas são mais baratos, com melhor apresentação eem qualquer estação do ano encontra-se um pouco de tudo. Apesar disso, não receamos armar que o consumidor, ou seja, cada um denós, é vítima, tal como o agricultor, da evolução atual.

Frutos e legumes de aparência enganadoraTrês técnicas são principalmente responsáveis pela baixa

qualidade dos produtos da agricultura moderna: os pesticidas, osadubos químicos e as variedades selecionadas.

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QUÍMICA

Carácter tóxico dos resíduos de pesticidas

Serão perigosos para a saúde os resíduos de pesticidas contidosnos alimentos? A época das armações tranquilizantes acabou;

mesmo os mais optimistas são obrigados a reconhecer que a maior parte dos nossos alimentos contêm resíduos de pesticidas que podem ser nocivos. No entanto, admite-se vulgarmente que abaixode determinado limiar os resíduos perdem qualquer toxicidade, eque os casos de intoxicação permanecem excepcionais. O errovem da confusão entre toxicidade aguda e toxicidade a longo prazo.Em geral, o único aspecto tomado em consideração é a toxicidadeaguda; para determina-la, procura-se a dose necessária para matar 50% de um lote de animais de experiência: essa dose, a D.L.50(dose letal 50) é dada em miligramas por quilo de peso vivo.

Contudo, essa toxicidade aguda é, apesar das aparências, amenos perigosa; as intoxicações agudas são excepcionais, poissão provocadas por doses muito superiores às que habitualmentenos arriscamos ingerir. Além disso, os seus efeitos são visíveis

imediatamente. A toxicidade a longo prazo é innitamente mais perigosa:

- os seus efeitos são muito mais graves e muitas vezesirreversíveis: lesões internas, canco, etc.;

- a doença só aparece ao m de vários anos e a relação decausa e efeito é difícil de estabelecer;

- é impossível determinar um limiar abaixo do qual desapareçatoda a toxicidade;

- nem sempre existe correlação entre toxicidade aguda etoxicidade a longo prazo.

Adubos químicos, fonte de carência e desiquilíbrios

As modicações na composição das plantas que resultamdo emprego de adubos químicos constituem uma ameaça para anossa saúde? A maior parte dos agrónomos nega-o. O problemafoi objeto de muito poucos estudos sistemáticos, mas diversasobservações puderam ser feitas no homem, e, sobretudo, nosanimais e concluíram que sim.

Solo, nutrição das plantas e fertilização

A mecanização agrícola é também responsável pela aceleraçãoda degradação do solo. Especialmente a mobilização intensivado solo provoca erosão, ainda mais grave quando associada a precipitação forte e à falta de vegetação que cubra o solo. Aerosão do solo reduz o seu conteúdo em matéria orgânica, reduz a

disponibilidade de nutrientes para as plantas, reduz a capacidadede retenção de água do solo e altera a comunidade biótica do solo,levando, em última análise, a um declínio da fertilidade do solo, que pode chegar até ao ponto da deserticação. O problema da reduçãoda fertilidade do solo, associada frequentemente à agriculturaconvencional, é particularmente grave, dado que a formação dosolo tem que ser contada em tempo geológico, levando centenas,se não milhares de anos para ser reposta. No entanto, a fertilidadedo solo pode ser destruída em poucos anos de gestão inadequadado mesmo.

Nos últimos 50 anos a gestão adequada do solo não erarentável, pois a redução da fertilidade do solo, devido à erosão, pôde ser superada em grande parte pela aplicação de fertilizantessintéticos baratos (frequentemente subsidiados, no caso da atual

União Europeia). As plantas tiram do solo a maior parte doselementos necessários à sua constituição. Para que nele encontremtodos os elementos de que necessitam sob forma e em proporçõesadequadas, devem estar presentes várias condições:

- o solo deve ser sede de intensa atividade biológica. Osseres vivos, e particularmente os micro-organismos do solo,desempenham um papel essencial e insubstituível na nutrição das plantas;

- as plantas não devem ser alimentadas diretamentecom adubos químicos, pois uma alimentação desse tipo éinevitavelmente desiquilibrada. É indispensável, para que as plantas tenham condições biológicas normais, que os elementosque absorvem passem por intermediários micro-orgânicos, osquais se encarregam de transformar os elementos insolúveis presentes no solo em substâncias assimiláveis pelas plantas;

Por consequência, a fertilização deve:

1 – ser à base de adubos orgânicos (estrume, composto, adubosverdes, resíduos vegetais, etc.) e de adubos minerais insolúveis(poeiras de rochas, fosfatos naturais, algas calcicadas, etc.)

2 – excluir qualquer adubo químico solúvel (adubos azotados

amoniacais e nítricos, adubos potássicos e fosfatados solúveis) Poluição Agrícola

A deterioração da qualidade da água subterrânea pode ser provocada de maneira direta ou indireta, por atividades humanasou por processos naturais, sendo mais frequente a ação combinadade ambos os fatores. A poluição agrícola, consequência das

práticas agrícolas, contribui negativamente na deterioração daágua subterrânea. Os principais problemas de poluição por atividades agrícolas

são:- A utilização inadequada de fertilizantes em zonas de regadio

com solos permeáveis;- Elevada taxa de reciclagem de águas subterrâneas em áreas

de regadio intensivo;- Lançamento indiscriminado de resíduos animais sobre o solo

em zonas vulneráveis;- Utilização incorreta ou exagerada de pesticidas em solos

muito permeáveis com escassa capacidade de absorção.

15. QUÍMICA NA SAÚDE.

Bioquímica O objetivo da Bioquímica é explicar a forma e a função

biológica em termos químicos. Uma das formas mais produtivasde se abordar o entendimento dos fenômenos biológicos temsido aquela de puricar os componentes químicos individuais,tais como uma proteína de um organismo vivo, e caracterizar suaestrutura química ou sua atividade catalítica.

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QUÍMICA

Biomoléculas

Todos os seres vivos são constituídos por moléculas orgânicasde grandes dimensões: as macromoléculas. Estas são formadas

por um número relativamente reduzido de elementos químicos, principalmente hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e carbono. Emtermos de percentagem esses elementos juntos perfazem o total deaproximadamente 99% da massa da maioria das células. Eles sãoos elementos mais leves capazes de formar uma, duas, três e quatroligações, respectivamente. Em geral os elementos químicos maisleves formam as ligações químicas mais fortes. As biomoléculasdesempenham diferentes funções: estruturais; energéticas;enzimáticas; armazenamento e transferência de informação.Muitas biomoléculas são polifuncionais, contendo dois ou maisgrupos funcionais diferentes, cada um com suas ações químicascaracterísticas. A “personalidade” química de um composto édeterminada pela química de seus grupos funcionais e a disposiçãodesses no espaço tridimensional.

A bioquímica estuda os processos químicos que ocorrem nosorganismos vivos, animais e vegetais, os compostos bioquímicos esua importância industrial. De um modo simplicado, para efeitode estudo, dividimos os compostos bioquímicos em três classes principais:

- Lipídios;- Hidratos de carbono ou carboidratos;- Proteínas. Normalmente os compostos bioquímicos possuem massa

molecular elevada como é o caso, por exemplo, dos álcooisgraxos e dos ácidos graxos. Os álcoois graxos são usados comosolventes pra graxas, ceras, gomas, pomadas de uso farmacêutico,

aditivos para óleos lubricantes e como tensoativos não iônicos para obtenção de emulsões de óleo e água. De um modo genéricosão denominados ácidos graxos todos os ácidos obtidos a partir deóleos e gorduras animais e vegetais. São monocarboxílicos, comum total de 4 a 22 átomos de carbono. Os compostos dessa classeque possuem mais de 10 átomos de carbonos são chamados deácido graxos superiores e são utilizados como lubricantes e nafabricação de fármacos e cosméticos.

16. QUÍMICA NOS ALIMENTOS.

Bioquímica celular – Noções básicas

Os seres vivos são constituídos de substâncias orgânicas einorgânicas. Essas são aágua e os minerais; e aquelas, os açúcares,lipídios, proteínas, vitaminas e ácidos nucleicos. A Bioquímica éa parte da Biologia responsável pelo estudo dessas substâncias etambém das transformações químicas que ocorrem no organismodos seres vivos, graças à sua presença.

A água é a substância mais abundante e está intimamenterelacionada ao surgimento e manutenção da vida, tanto dentroquanto fora do organismo de qualquer ser vivo. Dentre as suasdiversas funções, é bastante ecaz como solvente e também como

moderadora de temperatura.

Os sais minerais são encontrados dissolvidos na água,em forma de íons, na forma de cristais ou ligados a moléculasorgânicas. Dessa forma, é perceptível que executam funçõesdiversas, como a formação de estruturas, regulação de reações

químicas, dentre outras.Os açúcares, também chamados de carboidratos, cumpremfunção energética e participam da formação de estruturas. Oslipídios são responsáveis pelo armazenamento de energia e sãocomponentes celulares. Já as proteínas são responsáveis por grande parte do metabolismo celular e pelas defesas do organismo.

Quanto às vitaminas, essa expressão se refere a substânciasorgânicas que o corpo precisa, em pequenas concentrações, parao seu bom funcionamento, mas não é capaz de produzir. Algumasdelas são a vitamina D, que atua no metabolismo do cálcio efósforo, e a vitamina K, que previne hemorragias, uma vez queatua na coagulação do sangue.

Finalmente, os ácidos nucleicos são substâncias que constituemos genes e possuem dois tipos: o DNA (ácido desoxirribonucleico)e o RNA (ácido ribonucleico).

Água e Sais minerais

Por que precisamos beber água? Para que necessitamos de saisminerais, quais são suas funções? Como obtemos os sais mineraisnecessários ao nosso organismo? O que precisamos ingerir parasuprir nosso organismo dos sais mineraisnecessários?

Primeiramente vamos falar da água.Praticamente 70% da massa do nosso corpo é constituída de

água.

Nossas células não sobreviveriam se não fossem banhadas pelos líquidos do corpo (como o sangue) compostos principalmentede água. A água serve como meio de transporte para os nutrientes,os gases da respiração e os resíduos que serão eliminados.

A água é um dos reguladores da temperatura do nosso corpo;é indispensável no processo digestivo, tanto na absorção dosnutrientes quanto na excreção do bolo fecal; facilita a eliminaçãodas toxinas do organismo através da urina.

O corpo necessita estar sempre muito bem hidratado. Paramanter a hidratação do corpo adequadamente, são necessários pelomenos dois litros de água diariamente.

Agora, dos Sais Minerais.Os sais minerais são substâncias inorgânicas que possuemfunções muito importantes paras o desenvolvimento e atividadesdo corpo humano e a falta dessas substâncias pode gerar desequilíbrios na saúde das pessoas.

Assim como as vitaminas, os sais minerais não são fabricados pelo organismo; por isso, devem ser ingeridos diariamente, nasdoses necessárias. Em geral, existem em quantidade sucientenuma alimentação sadia e variada.

Os principais sais minerais necessários ao nosso organismosão o sódio, o magnésio, o fósforo, o cálcio, o potássio, o cloro,o ferro e o iodo. Cada um deles desempenha uma função, ou seja,

serve para fazer alguma coisa relativa à nossa sobrevivência.

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QUÍMICA

A relação abaixo dá uma idéia da função e também das principais fontes de alguns dos sais minerais necessários ao nossoorganismo.

1 – Cloro, sódio e potássioA função destes elementos, entre outras, é ajudar no

funcionamento das células nervosas e regular a entrada e saída deágua das células em geral.

A fonte de cloro e de sódio é o nosso famoso sal de cozinha(cloreto de sódio). Potássio a gente obtém nas bananas e nas frutascítricas.

2 – Cálcio e fósforoAtuam na formação dos ossos e dos dentes (a absorção do

cálcio é auxiliada pela vitamina D e pelos raios solares)São encontrados no leite e derivados (iogurte, queijo), na

batata-doce, alface, brócolis e laranja.

3 – FerroÉ indispensável na fabricação dos glóbulos vermelhos do

sangue (hemácias). A falta de ferro causa anemia.Fontes de ferro são alimentos como fígado e carnes vermelhas,

feijão, espinafre e ervilha.

4 - Iodo Necessário para o funcionamento da glândula tireóide (se

faltar, a glândula aumenta de tamanho, e a pessoa ca com papeira,também chamada de bócio)

Existe nos peixes e frutos do mar. Além disso, os fabricantessão obrigados, por lei, a acrescentar iodo ao sal de cozinha para prevenir o bócio.

5 – MagnésioÉ elemento formador da clorola; o magnésio atua em várias

reações químicas juntamente com enzimas e vitaminas; ajuda naformação dos ossos e no funcionamento de nervos e músculos.

É encontrado nas hortaliças de folhas verdes, nos cereais, nos peixes, carnes em geral, ovos, feijão, soja e banana.

Carboidratos.

Os carboidratos são as biomoléculas mais abundantes na na-tureza, apresentam como fórmula geral: [C(H

2O)]

n, daí o nome

“carboidrato”, ou “hidratos de carbono” e são moléculas que de-sempenham uma ampla variedade de funções, entre elas:

- Fonte de energia;- Reserva de energia;- Estrutural;- Matéria-prima para a biossíntese de outras biomoléculas. Na biosfera, há provavelmente mais carboidratos do que todas

as outras matérias orgânicas juntas, graças à grande abundância,no reino vegetal, de dois polímeros da D-glucose, o amido e a ce-lulose.

O carboidrato é a única fonte de energia aceita pelo cérebro,importante para o funcionamento do coração e todo sistema ner-voso.

O corpo armazena carboidratos em três lugares: fígado (300a 400g), músculo (glicogênio) e sangue (glicose). Os carboidra-tos evitam que nossos músculos sejam digeridos para produção deenergia, por isso se sua dieta for baixa em carboidratos, o corpo fazcanibalismo muscular.

MONOSSACARÍDEOS

Os monossacarídeos, também chamados de açúcares simples,consistem numa só unidade cetônica. O mais abundante é o açúcar

de seis carbonos D-glucose; é o monossacarídeo fundamental deonde muitos são derivados. A D-glucose é o principal combustível para a maioria dos organismos e o monômero primário básico dos polissacarídeos mais abundantes, tais como o amido e a celulose.

São os carboidratos mais simples, dos quais derivam todas asoutras classes.

Quimicamente são polihidroxialdeídos (ou aldoses) - ou po-lihidroxicetonas (ou cetoses), sendo os mais simples monossacarí-deos compostos com no mínimo 3 carbonos:

O GliceraldeídoA Dihidroxicetona

Feita exceção à dihidroxicetona, todos os outros monossacarídeos- e por extensão, todos os outros carbohidratos - possuem centros deassimetria (ou qirais), e fazem isomeria óptica.

A classicação dos monossacarídeos também pode ser basea-da no número de carbonos de suas moléculas; assim sendo, as trio-ses são os monossacarídeos mais simples, seguidos das tetroses, pentoses, hexoses, heptoses, etc. Destes, os mais importantes estãoas Pentoses e as Hexoses.

As pentoses mais importantes são:- Ribose

- Arabinose

- Xilose

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QUÍMICA

As hexoses mais importantes são:- Glicose- Galactose

- Manose- Frutose

DISSACARÍDEOS São carboidratos ditos glicosídeos, pois são formados a partir

da ligação de 2 monossacarídeos através de ligações especiais de-nominadas “Ligações glicosídicas”.

A ligação glicosídica ocorre entre o carbono anomérico de ummonossacarídeo e qualquer outro carbono do monossacarídeo se-guinte, através de suas hidroxilas e com a saída de uma moléculade água.

Os glicosídeos podem ser formados também pela ligação deum carboidrato a uma estrutura não-carboidrato, como uma proteí-na, por exemplo.

POLISSACARÍDEOS

São os carboidratos complexos, macromoléculas formadas

por milhares de unidades monossacarídicas ligadas entre si por ligações glicosídicas, unidas em longas cadeias lineares ou rami-cadas. Os polissacarídeos possuem duas funções biológicas principais, como forma armazenadora de combustível e como elementosestruturais.

Os polissacarídeos mais importantes são os formados pela po-limerização da glicose, em número de 3:

- O Amido: É o polissacarídeo de reserva da célula vegetal,formado por moléculas de glicose ligadas entre si através denumerosas ligações a (1,4) e poucas ligações a (1,6), ou «pontosde ramicação» da cadeia. Sua molécula é muito linear, eforma hélice em solução aquosa.

- O Glicogênio: É o polissacarídeo de reserva da célulaanimal. Muito semelhante ao amido, possui um número bem maior de ligações a (1,6), o que confere um alto grau de ramicação à suamolécula. Os vários pontos de ramicação constituem um impor -tante impedimento à formação de uma estrutura em hélice.

- A Celulose: É o carboidrato mais abundante nanatureza. Possui função estrutural na célula vegetal, comoum componente importante da parede celular. Semelhante ao

amido e ao glicogênio em composição, a celulose também é umpolímero de glicose, mas formada por ligações tipo b (1,4). Estetipo de ligação glicosídica confere á molécula uma estruturaespacial muito linear, que forma bras insolúveis em água e nãodigeríveis pelo ser humano.

Lipídeos

Os lipídeos denem um conjunto de substâncias químicasque, ao contrário das outras classes de compostos orgânicos, nãosão caracterizadas por algum grupo funcional comum, e sim pelasua alta solubilidade em solventes orgânicos e baixa solubilidadeem água. Fazem parte de um grupo conhecido como biomoléculas.

Os lipídeos se encontram distribuídos em todos os tecidos,

principalmente nas membranas celulares e nas células de gordura.A maioria dos lipídeos é derivada ou possui na sua estrutura

ácidos graxos. Algumas substâncias classicadas entre os lipídeos possuem intensa atividade biológica; elas incluem algumas dasvitaminas e hormônios.

Embora os lipídeos sejam uma classe distinta de biomoléculas,veremos que eles geralmente ocorrem combinados, sejacovalentemente ou através de ligações fracas, como membros deoutras classes de biomoléculas, para produzir moléculas hídricastais como glicolipídeos, que contêm tanto carboidratos quantogrupos lipídicos, e lipoproteínas, que contêm tanto lipídeoscomo proteínas. Em tais biomoléculas, as distintas propriedadesquímicas e físicas de seus componentes estão combinadas para preencher funções biológicas especializadas.

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QUÍMICA

Existem diversos tipos de moléculas diferentes que pertencem à classe dos lipídeos. Embora não apresentem nenhumacaracterística estrutural comum todas elas possuem muito maisligações carbono-hidrogênio do que as outras biomoléculas, e

a grande maioria possui poucos heteroátomos. Isto faz com queestas moléculas sejam pobres em dipolos localizados (carbonoe hidrogênio possuem eletronegatividade semelhante). Umadas leis clássicas da química diz que “o semelhante dissolve osemelhante”: daí a razão para estas moléculas serem fracamentesolúveis em água ou etanol (solventes polares) e altamente solúveisem solventes orgânicos (geralmente apolares).

Ao contrário das demais biomoléculas, os lipídeos não são polímeros, isto é, não são repetições de uma unidade básica.Embora possam apresentar uma estrutura química relativamentesimples, as funções dos lipídeos são complexas e diversas, atuandoem muitas etapas cruciais do metabolismo e na denição dasestruturas celulares.

Os químicos podem separar os lipídeos de uma amostra

biológica através de uma técnica conhecida como extração; umsolvente orgânico é adicionado a uma solução aquosa da amostrae, com um auxílio de um funil de separação, obtém-se a faseorgânica rica em lipídeos. Com a evaporação do solvente orgânicoobtém-se o lipídeo. É desta maneira que, em escala industrial, seobtém o óleo vegetal.

Alguns lipídeos têm a habilidade de formar lmes sobre asuperfície da água, ou mesmo de formar agregados organizados nasolução; estes possuem uma região, na molécula, polar ou iônica,que é facilmente hidratada. Este comportamento é característicodos lipídeos que compõe a membrana celular. Os lipossomos são“microenvelopes” capazes de envolverem moléculas orgânicas eentregarem-nas ao “endereço biológico” correto.

FUNÇÃO Desempenham várias funções biológicas importantes no

organismo, entre elas:

- Reserva de energia (1 g de gordura = 9 kcal) em animais esementes oleaginosas, sendo a principal forma de armazenamentoos triacilgliceróis (triglicerídeos);

- Armazenamento e transporte de combustível metabólico;- Componente estrutural das membranas biológicas;- São moléculas que podem funcionar como combustível

alternativo à glicose, pois são os compostos bioquímicos maiscalóricos em para geração de energia metabólica através daoxidação de ácidos graxos;

- Oferecem isolamento térmico, elétrico e mecânico para proteção de células e órgãos e para todo o organismo (panículoadiposo sob a pele), o qual ajuda a dar a forma estética característica;

- Dão origem a moléculas mensageiras, como hormônios, prostaglandinas, etc.

ANOTAÇÕES

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QUÍMICA

- As gorduras (triacilgliceróis), devido à sua função desubstâncias de reserva, são acumuladas principalmente no tecidoadiposo, para ocasiões em que há alimentação insuciente. Areserva sob a forma de gordura é muito favorável a célula por dois

motivos: em primeiro lugar, as gorduras são insolúveis na água e portanto não contribuem para a pressão osmótica dentro da célula,e em segundo lugar, as gorduras são ricas em energia; na suaoxidação total são liberados 38,13kJ/g de gordura.

UTILIZAÇÃO DOS LIPÍDEOS

São vários os usos dos lipídios:- Alimentação, como óleos de cozinha, margarina, manteiga,

maionese;- Produtos manufaturados: sabões, resinas, cosméticos,

lubricantes.Combustíveis alternativos, como é o caso do óleo vegetal

transestericado que corresponde a uma mistura de ácidos graxos

vegetais tratados com etanol e ácido sulfúrico que substitui o óleodiesel, não sendo preciso nenhuma modicação do motor, além deser muito menos poluente e isento de enxofre.

Obs:A Universidade Federal da Bahia (UFBA) mantémum Centro de Pesquisas para o uso do azeite de dendê comocombustível.

CLASSIFICAÇÃO DOS LIPÍDEOS ÁCIDOS GRAXOS

A hidrólise ácida dos triacilglicerídios leva aos correspondentes

ácidos carboxílicos - conhecidos como ácidos graxos. Este é ogrupo mais abundante de lipídeos nos seres vivos, e são compostosderivados dos ácidos carboxílicos. Este grupo é geralmentechamado de lipídeos saponicáveis, porque a reação destes comuma solução quente de hidróxido de sódio produz o correspondentesal sódico do ácido carboxílico, isto é, o sabão.

Os ácidos graxos possuem um pKa da ordem de 4,8. Istosignica que, em uma solução onde o pH é 4,8, metade daconcentração o ácido está ionizada; a um pH maior (7, por exemplo) praticamente todo o ácido encontra-se ionizado, formando umsal com o seu contra-íon; num pH menor (3, e.g.) todo o ácidoencontra-se protonado.

A natureza do cátion (contra-íon) determina as propriedadesdo sal carboxílico formado.

Em geral, sais com cátions divalentes (Ca 2+ ou Mg 2+ ) nãosão bem solúveis em água, ao contrário do formado com metaisalcalinos (Na + , K + , etc.), que são bastante solúveis em águae em óleo - são conhecidos como sabão. É por este motivo que,

em regiões onde a água é rica em metais alcalinos terrosos, énecessário se utilizar formulações especiais de sabão na horade lavar a roupa. Na água, em altas concentrações destessais, ocorre a formação de micelas - glóbulos microscópicosformados pela agregação destas moléculas. Nas micelas, asregiões polares das moléculas de sabão encontram-se emcontato com as moléculas de água, enquanto que as regiõeshidrofóbicas cam no interior do glóbulo, em uma pseudofaseorgânica, sem contato com a água.

A adição de HCl a uma solução aquosa de sabão provoca a precipitação do ácido graxo, que é pouco solúvel em água e, emsolução aquosa, tende a formar dímeros através de fortes ligaçõeshidrogênio.

ANOTAÇÕES

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QUÍMICA

Os ácidos graxos também podem ser classicados como saturados ou insaturados, dependendo da ausência ou presença de ligações

duplas carbono-carbono. Os insaturados (que contém tais ligações) são facilmente convertidos em saturados através da hidrogenação catalítica(este processo é chamado de redução). A presença de insaturação nas cadeias de ácido carboxílico diculta a interação intermolecular,fazendo com que, em geral, estes se apresentem, à temperatura ambiente, no estado líquido; já os saturados, com uma maior facilidade deempacotamento intermolecular, são sólidos. A margarina, por exemplo, é obtida através da hidrogenação de um líquido - o óleo de soja oude milho, que é rico em ácidos graxos insaturados.

Conceitos Gerais: São ácidos orgânicos, a maioria de cadeia alquil longa, com mais de 12 carbonosEsta cadeia alquil pode ser saturada ou insaturada;

Ácidos graxos saturados: Não possuem duplas ligaçõesSão geralmente sólidos à temperatura ambienteGorduras de origem animal são geralmente ricas em ácidos graxos saturados

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QUÍMICA

Ácidos graxos insaturados:Possuem uma ou mais duplas ligações è são mono ou poliinsaturadosSão geralmente líquidos à temperatura ambienteA dupla ligação, quando ocorre em um AG natural, é sempre do tipo “cis”.

Os óleos de origem vegetal são ricos em AG insaturados.Quando existem mais de uma dupla ligação, estas são sempre separadas por pelo menos 3 carbonos, nunca são adjacentes nem conjugadas

Nomenclatura de Ácidos Graxos:

O nome sistemático do ácido graxo vem do hidrocarboneto correspondente;Existe um nome descritivo para a maioria dos AG;Os AG tem seus carbonos numerados de 2 formas:A partir da carboxila è Numeração Delta - “D “A partir do grupamento metil terminal è Numeração Ômega - “j “Os carbonos 2, 3 e 4,contados a partir da carboxila, são denominados, respectivamente, a , b e g .As duplas ligações, quando presentes, podem ser descritas em número e posição em ambos os sistemas; por exemplo: O ácido linoleico

possui 18 átomos de carbono e 2 duplas ligações, entre os carbonos 9 e 10, e entre os carbonos 12 e 13; sua estrutura pode ser descrita como:18;2 Delta 9,12 ou 18:2 (9,12)

Pertencente à família Õmega -6Outros exemplos de ácidos graxos:

Nomedescritivo

Nome sistemáticoÁtomos de

carbonoDuplasligações

Posições das duplasligações (Delta )

Classe de AgPoliinsaturado

Palmítico Hexadecanóico 16 0 - -

Palmitoleico Hexadecenóico 16 1 9 ômega -7

Esteárico Octadecanóico 18 0 - -

Oleico Octadecenóico 18 1 9 ômega -9

Linoleico Octadecadienóico 18 2 9, 12ômega -6

Linolênico Octadecatrienóico 18 3 9, 12, 15 ômega -3

Aracdônico Eicosatetraenóico 20 4 5, 8, 11, 14 ômega -6

Ácidos Graxos Essenciais: O homem é capaz de sintetizar muitos tipos de ácidos graxos, incluindo os saturados e os monoinsaturadosOs AG poliinsaturados, no entanto, principalmente os das classes j -6 - família do ácido linoleico - e j -3 - família do ácido linolênico -

devem ser obtidos da dieta, pois são sintetizados apenas por vegetais.Estes ácidos graxos participam como precursores de biomoléculas importantes como as PROSTAGLANDINAS, derivadas do ácido

linoleico e com inúmeras funções sobre contratibilidade de músculo liso e modulação de recepção de sinal hormonal.

TRIACILGLICERÓIS

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QUÍMICA

Conhecidos como gorduras neutras, esta grande classe delipídeos não contém grupos carregados. São ésteres do glicerol- 1,2,3-propanotriol. Estes ésteres possuem longas cadeiascarbônicas atachadas ao glicerol, e a hidrólise ácida promove a

formação dos ácidos graxos correspondentes e o álcool (glicerol). Nos animais, os TAGs são lipídeos que servem, principalmente, para a estocagem de energia; as células lipidinosas são ricas emTAGs. É uma das mais ecientes formas de estocagem de energia, principalmente com TAGs saturados; cada ligação C-H é um sítio potencial para a reação de oxidação, um processo que libera muitaenergia.

Os TAGs provindo de animais terrestres contém uma maior quantidade de cadeias saturadas se comparados aos TAGs deanimais aquáticos. Embora menos ecientes no armazenamentode energia, as TAGs insaturadas oferecem uma vantagem paraos animais aquáticos, principalmente para os que vivem em águafria: elas têm uma menor temperatura de fusão, permanecendono estado líquido mesmo em baixas temperaturas. Se fossem

saturadas, cariam no estado sólido e teriam maior diculdade demobilidade no organismo do animal.

Os TAGs podem ser chamados de gorduras ou óleos,dependendo do estado físico na temperatura ambiente: se foremsólidos, são gorduras, e líquidos são óleos. No organismo, tantoos óleos como as gorduras podem ser hidrolisados pelo auxílio deenzimas especícas, as lipases (tal como a fosfolipase A ou a lipase pancreática), que permitem a digestão destas substâncias.

Os triacilgliceróis são lipídeos formados pela ligação de

3 moléculas de ácidos graxos com o glicerol, um triálcool de 3carbonos, através de ligações do tipo éster

São também chamados de “Gorduras Neutras”, ou

triglicerídeosOs ácidos graxos que participam da estrutura de umtriacilglicerol são geralmente diferentes entre si.

A principal função dos triacilgliceróis é a de reserva de energia,e são armazenados nas células do tecido adiposo, principalmente.

São armazenados em uma forma desidratada quase pura,e fornecem por grama aproximadamente o dobro da energiafornecida por carboidratos.

Existem ainda os mono e diacilgliceróis, derivados do glicerolcom 1 ou 2 AG estericados, respectivamente.

FOSFOLIPÍDEOS

Os fosfolípideos são ésteres do glicerofosfato - um derivadofosfórico do glicerol. O fosfato é um diéster fosfórico, e o grupo polar do fosfolipídio. A um dos oxigênios do fostato podem estar ligados grupos neutros ou carregados, como a colina, a etanoamina,

o inositol, glicerol ou outros. As fostatidilcolinas, por exemplo,são chamadas de lecitinas.

Os fosfolipídios ocorrem em praticamente todos os seresvivos. Como são anfílicos, também são capazes de formar pseudomicrofases em solução aquosa; a organização, entrentanto,difere das micelas. Os fosfolipídios se ordenam em bicamadas,formando vesículas. Estas estruturas são importantes para conter substâncias hidrossolúveis em um sistema aquoso - como no casodas membranas celulares ou vesículas sinápticas. Mais de 40% dasmembranas das células do fígado, por exemplo, é composto por fosfolipídios. Envolvidos nestas bicamadas encontram-se outros

compostos, como proteínas, açúcares e colesterol.Ou “Lipídeos Polares”, são lipídeos que contém fosfato na suaestrutura

Os mais importantes são também derivados do glicerol -fosfoglicerídeos - o qual está ligado por uma ponte tipo fosfodiéster geralmente a uma base nitrogenada, como por exemplo:

Colina è Fosfatidilcolina, ou LecitinaSerina è FosfatidilserinaEtanolamina è Fosfatidiletanolamina

As outras hidroxilas do glicerol estão estericadas a AGOs fosfoglicerídeos desempenham importante função na

estrutura e função das membranas biológicas, pois são claramente

anpáticos

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QUÍMICA

As membranas celulares são elásticas e resitentes graçasàs fortes interações hidrofóbicas entre os grupos apolares dosfosfolipídios. Estas membranas formam vesículas que separamos componentes celulares do meio intercelular - dois sistemasaquosos!

ESFINGOLIPÍDEOS

A principal diferença entre os esngolipídios e os fosfolipídiosé o álcool no qual estes se baseiam: em vez do glicerol, elessão derivados de um amino álcool. Estes lipídeos contém 3componentes fundamentais: um grupo polar, um ácido graxo,e uma estrutra chamada base esngóide - uma longa cadeiahidrocarbônica derivada do d-eritro-2-amino-1,3-diol. É chamadode base devido a presença do grupo amino que, em solução aquosa, pode ser convertido para o respectivo íon amônio. A esngosina

foi o primeiro membro desta classe a ser descoberto e, juntamentecom a di-hidroesngosina, são os grupos mais abundantes destaclasse nos mamíferos. No di-hidro, a ligação dupla é reduzida. Ogrupo esngóide é conectado ao ácido graxo graças a uma ligaçãoamídica. A esngomielina, encontrada em muitos animais, é umexemplo de esngolipídio.

Os vários tipos de esngolipídios são classicados de acordocom o grupo que está conectado à base esngóide. Se o grupohidroxila estiver conectado a um açúcar, o composto é chamado deglicosncolipídio. O grupo pode ser, também, um éster fosfóco,como a fosfocolina, na esngomielina. Gangliosídios sãoglicosngolipídios que contém o ácido N-acetilneurâmico (ácidosiálico) ligado à cadeia oligossacarídica. Estas espécies são muitocomuns no tecido cerebral.

São lipídeos importantes também na estrutura das membranas biológicas

Formados por uma molécula de ácido graxo de cadeia longa,a esngosina - um aminoálcool de cadeia longa - ou um de seusderivados, e uma cabeça polar alcoólica

Existem 3 subclasses de esngolipídeos:As Esngomielinas = Possuem a fosfocolina ou a

fosfoetanolamina como cabeça polar alcoólicaOs Cerebrosídeos = Não possuem fosfato, e sim, um

açúcar simples como álcool polar - são glicoesngolipídios, ouglicolipídios

Os Gângliosídeos = Possuem estrutura complexa, comcabeças polares muito grandes formadas por várias unidades deaçúcar como por exemplo, o ácido siálico

ESTERÓIDES

Os esteróides são lipídeos derivados do colesterol. Eles atuam,nos organismos, como hormônios e, nos humanos, são secretados pelas gônadas, córtex adrenal e pela placenta. A testosterona é ohormônio sexual masculino, enquanto que o estradiol é o hormônioresponsável por muitas das características femininas.

O colesterol, além da atividade hormonal, também desempenhaum papel estrutural - habita a pseudofase orgânica nas membranascelulares. Muitas vezes chamado de vilão pela mídia, o colesterolé um composto vital para a maioria dos seres vivos.

São lipídeos que não possuem ácidos graxos em sua estrutura

Derivam do anel orgânico CiclopentanoperidrofenantrenoOs esteróis - esteróides com função alcoólica - são a principal

subclasse dos esteróides.Destes, o principal exemplo é o Colesterol.O colesterol é um esteróide importante na estrutura das

membranas biológicas, e atua como precursor na biossíntese dosesteróides biologicamente ativos, como os hormônios esteróides eos ácidos e sais biliares.

O excesso de colesterol no sangue é um dos principais fatoresde risco para o desenvolvimento de doenças arteriais coronarianas, principalmente o infarto agudo do miocárdio.

LIPOPROTEÍNAS

São associações entre proteínas e lipídeos encontradas nacorrente sanguínea, e que tem como função transportar e regular ometabolismo dos lipídeos no plasma

A fração protéica das lipoproteínas denomina-se Apoproteína,e se divide em 5 classes principais - Apo A, B, C, D e E - e váriasubclasses

A fração lipídica das lipoproteínas é muito variável, e permitea classicação das mesmas em 5 grupos, de acordo com suasdensidades e mobilidade eletroforética:

Quilomícron = É a lipoproteína menos densa, transportadorade triacilglicerol exógeno na corrente sanguínea

VLDL = “Lipoproteína de Densidade Muito Baixa”, transporta

triacilglicerol endógeno

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QUÍMICA

IDL = “Lipoproteína de Densidade Intermediária”, é formadana transformação de VLDL em LDL

LDL = “Lipoproteína de Densidade Baixa”, é a principaltransportadora de colesterol; seus níveis aumentados no sangueaumentam o risco de infarto agudo do miocárdio

HDL = “Lipoproteína de Densidade Alta”; atua retirandoo colesterol da circulação. Seus níveis aumentados no sangueestão associados a uma diminuição do risco de infarto agudo domiocárdio.

PROSTAGLANDINAS

Estes lipídeos não desempenham funções estruturais, massão importantes componentes em vários processos metabólicose de comunicação intercelular. Segundo o químico Michael W.Davidson, da Florida State University, “prostaglandins act in amanner similar to that of hormones, by stimulating target cellsinto action. However, they differ from hormones in that they actlocally, near their site of synthesis, and they are metabolized veryrapidly. Another unusual feature is that the same prostaglandinsact differently in different tissues”. Um dos processos maisimportantes controlados pelas prostaglandinas é a inamação.

Todos estas substâncias têm estrutura química semelhante a doácido prostanóico, um anel de 5 membros com duas longas cadeiasligadas em trans nos carbonos 1 e 2. As prostaglandinas diferem doácido prostanóico pela presença de insaturação ou substituição noanel ou da alteração das cadeias ligadas a ele.

A substância chave na biossíntese das prostaglandinas é oácido araquidônico, que é formado através da remoção enzimáticade hidrogênios do ácido linoléico. O ácido araquidônico livre éconvertido a prostaglandinas pela ação da enzima ciclooxigenase,que adiciona oxigênios ao ácido araquidônico e promove a suaciclização. No organismo, o ácido araquidônico é estocado sob aforma de fosfolipídios, tal como o fosfoinositol, em membranas.Sob certos estímulos, o ácido araquidônico é liberado do lipídeo de estocagem (através da ação da enzima fosfolipase A2) erapidamente convertido a prostaglandinas, que iniciam o processoinamatório.

A cortisona tem ação anti-inamatória por bloquear a açãoda fosfolipase A2. Este é o mecanismo de ação da maior parte dosanti-inamatórios esteróides.

Existem outras rotas nas quais o ácido araquidônico étransformado em prostaglandinas; algumas envolvem a conversãodo ácido em um intermediário, o ácido 5-hidroperoxy-6,8,1-eicosatetranóico (conhecido como 5-HPETE), que é formado pelaação da 5-lipoxigenase. Os anti-inamatórios não esteróides,como a aspirina, agem bloqueiando as enzimas responsáveis pelaformação do 5-HPETE. Desta forma, impedem o ciclo de formaçãodas prostaglandinas e evitam a sinalização inamatória.

Proteínas.

As proteínas são as moléculas orgânicas mais abundantes eimportantes nas células e perfazem 50% ou mais de seu peso seco.São encontradas em todas as partes de todas as células, uma vezque são fundamentais sob todos os aspectos da estrutura e funçãocelulares. Existem muitas espécies diferentes de proteínas, cadauma especializada para uma função biológica diversa. Além disso,a maior parte da informação genética é expressa pelas proteínas.

Pertencem à classe dos peptídeos, pois são formadaspor aminoácidos ligados entre si por ligações peptídicas.Uma ligação peptídica é a união do grupo amino (-NH

2) de

um aminoácido com o grupo carboxila (-COOH) de outroaminoácido, através da formação de uma amida.

São os constituintes básicos da vida: tanto que seu nomederiva da palavra grega “proteios”, que signica “em primeirolugar”. Nos animais, as proteínas correspondem a cerca de 80%do peso dos músculos desidratados, cerca de 70% da pele e 90%do sangue seco. Mesmo nos vegetais as proteínas estão presentes.

A importância das proteínas, entretanto, está relacionada comsuas funções no organismo, e não com sua quantidade. Todas asenzimas conhecidas, por exemplo, são proteínas; muitas vezes, asenzimas existem em porções muito pequenas. Mesmo assim, estassubstâncias catalisam todas as reações metabólicas e capacitam aosorganismos a construção de outras moléculas - proteínas, ácidosnucléicos, carboidratos e lipídios - que são necessárias para a vida.

COMPOSIÇÃO

Todas contêm carbono, hidrogênio, nitrogênio e oxigênio, e

quase todas contêm enxofre. Algumas proteínas contêm elementosadicionais, particularmente fósforo, ferro, zinco e cobre. Seu pesomolecular é extremamente elevado.

Todas as proteínas, independentemente de sua função ouespécie de origem, são construídas a partir de um conjunto básicode vinte aminoácidos, arranjados em várias seqüências especícas.

FUNÇÃO Elas exercem funções diversas, como:- Catalisadores;- Elementos estruturais (colágeno) e sistemas contráteis;- Armazenamento(ferritina);

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QUÍMICA

- Veículos de transporte (hemoglobina);- Hormônios;- Anti-infecciosas (imunoglobulina);- Enzimáticas (lipases);

- Nutricional (caseína);- Agentes protetores. Devido as proteínas exercerem uma grande variedade de

funções na célula, estas podem ser divididas em dois grandesgrupos:

- Dinâmicas - Transporte, defesa, catálise de reações, controledo metabolismo e contração, por exemplo;

- Estruturais - Proteínas como o colágeno e elastina, por exemplo, que promovem a sustentação estrutural da célula e dostecidos.

CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS

Quanto a Composição:- Proteínas Simples - Por hidrólise liberam apenas aminoácidos.- Proteínas Conjugadas - Por hidrólise liberam aminoácidos

mais um radical não peptídico, denominado grupo prostético. Ex:metaloproteínas, hemeproteínas, lipoproteínas, glicoproteínas, etc.

Quanto ao Número de Cadeias Polipeptídicas:- Proteínas Monoméricas - Formadas por apenas uma cadeia

polipeptídica.- Proteínas Oligoméricas - Formadas por mais de uma

cadeia polipeptídica; São as proteínas de estrutura e função maiscomplexas.

Quanto à Forma:- Proteínas Fibrosas - Na sua maioria, as proteínas brosassão insolúveis nos solventes aquosos e possuem pesos molecularesmuito elevados. São formadas geralmente por longas moléculasmais ou menos retilíneas e paralelas ao eixo da bra. A estacategoria pertencem as proteínas de estrutura, como colágenodo tecido conjuntivo, as queratinas dos cabelos, as esclerotinasdo tegumento dos artrópodes, a conchiolina das conchas dosmoluscos, ou ainda a fribrina do soro sanguíneo ou a miosinados músculos. Algumas proteínas brosas, porém, possuem umaestrutura diferente, como as tubulinas, que são formadas por múltiplas subunidades globulares dispostas helicoidalmente.

- Proteínas Globulares - De estrutura espacial maiscomplexa, são mais ou menos esféricas. São geralmente solúveis

nos solventes aquosos e os seus pesos moleculares situam-se entre10.000 e vários milhões. Nesta categoria situam-se as proteínasativas como os enzimas, transportadores como a hemoglobina, etc.

Esquemas de proteínas globulares e brosas

PROTEÍNAS HOMÓLOGAS

São proteínas que desempenham a mesma função em tecidosou em espécies diferentes. Estas proteínas possuem pequenasdiferenças estruturais, reconhecíveis imunologicamente.

Os segmentos com seqüências diferentes de aminoácidosem proteínas homólogas são chamados «segmentos variáveis»,e geralmente não participam diretamente da atividade daproteína. Os segmentos idênticos das proteínas homólogassão chamados «segmentos xos», e são fundamentais para ofuncionamento bioquímico da proteína.

ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL DAS PROTEÍNAS As proteínas possuem complexas estruturas espaciais,

que podem ser organizadas em quatro níveis, crescentes emcomplexidade:

1 - Estrutura Primária- Dada pela seqüência de aminoácidos e ligações peptídicas

da molécula.- É o nível estrutural mais simples e mais importante, pois dele

deriva todo o arranjo espacial da molécula.- A estrutura primária da proteína resulta em uma longa

cadeia de aminoácidos semelhante a um “colar de contas”, comuma extremidade “amino terminal” e uma extremidade “carboxiterminal”.

- A estrutura primária de uma proteína é destruída por hidrólisequímica ou enzimática das ligações peptídicas, com liberação de

peptídeos menores e aminoácidos livres.- Sua estrutura é somente a seqüência dos aminoácidos, semse preocupar com a orientação espacial da molécula.

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QUÍMICA

Fórmulas estruturais de amino ácidos

2 - Estrutura Secundária- É dada pelo arranjo espacial de aminoácidos próximos entre

si na seqüência primária da proteína.

- É o último nível de organização das proteínas brosas, maissimples estruturalmente.- Ocorre graças à possibilidade de rotação das ligações entre

os ca.rbonos a dos aminoácidos e seus grupamentos amina ecarboxila.

- O arranjo secundário de um polipeptídeo pode ocorrer deforma regular; isso acontece quando os ângulos das ligações entrecarbonos a e seus ligantes são iguais e se repetem ao longo de umsegmento da molécula.

alanina glutamina

serina ácido amino butírico

ácido aspártico

cisteína

leucina

histidina lisina

fenilalanina

asparagina arginina

serina

tirosina

triptofano

homocisteína

valina

metionina

tirosina

norvalina

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3 - Estrutura Terciária- Dada pelo arranjo espacial de aminoácidos distantes entre si

na seqüência polipeptídica.- É a forma tridimensional como a proteína se “enrola”.

- Ocorre nas proteínas globulares, mais complexas estruturale funcionalmente.- Cadeias polipeptídicas muito longas podem se organizar em

domínios, regiões com estruturas terciárias semi-independentesligadas entre si por segmentos lineares da cadeia polipeptídica.

- Os domínios são considerados as unidades funcionais e deestrutura tridimensional de uma proteína.

4 - Estrutura Quaternária- Surge apenas nas proteínas oligoméricas.- Dada pela distribuição espacial de mais de uma cadeia

polipeptídica no espaço, as subunidades da molécula.- Estas subunidades se mantém unidas por forças covalentes,

como pontes dissulfeto, e ligações não covalentes, como pontes de

hidrogênio, interações hidrofóbicas, etc.- As subunidades podem atuar de forma independente oucooperativamente no desempenho da função bioquímica da proteína.

AMINOÁCIDOS

CARACTERÍSTICAS GERAIS

- São as unidades fundamentais das proteínas.- Todas as proteínas são formadas a partir da ligação em

seqüência de apenas 20 aminoácidos.- Existem, além destes 20 aminoácidos principais, alguns

aminoácidos especiais, que só aparecem em alguns tipos de proteínas.

Os aminoácidos que intervêm na composição das proteínas(existem outros) são número de 20 e obedecem à estrutura geralrepresentada na gura abaixo:

ESTRUTURA QUÍMICA GERAL

- Os 20 aminoácidos possuem características estruturais emcomum, tais como:

A presença de um carbono central, quase sempre assimétrico.Ligados a este carbono central, um grupamento carboxila, um

grupamento amina e um átomo de hidrogênio.O quarto ligante é um radical chamado genericamente de “R”,

responsável pela diferenciação entre os 20 aminoácidos. É a cadeialateral dos aminoácidos. É o radical “R” quem dene uma série decaracterísticas dos aminoácidos, tais como polaridade e grau deionização em solução aquosa.

VITAMINAS

FUNÇÕES GERAIS DAS VITAMINAS

As vitaminas são elementos indispensáveis para a vida,necessários em doses muito baixas, algumas delas, medidas emmicrogramas.

Elas desempenham a função de catalisadores no organismohumano. Por esse motivo, são incluídas no grupo dos biocatalisadores, juntamente com as enzimas, as hormonas e osoligoelementos.

Graças aos biocatalisadores, torna-se possível a produção dereações num meio tão difícil como é o organismo humano: ummeio aquoso, que deve manter uma temperatura constante de 37°C.

As vitaminas ativam a oxidação dos alimentos, as reaçõesmetabólicas e facilitam a libertação e a utilização de energia. Destaforma, permitem que o organismo possa aproveitar as substâncias plásticas e energéticas proporcionadas pela ingestão de alimentos:

as proteínas, os açúcares, as féculas e as gorduras.São compostos orgânicos imprescindíveis para algumas

reações metabólicas especícas, agindo muitas vezes comocoenzimas ou como parte de enzimas responsáveis por reaçõesquímicas essenciais à saúde humana. São usualmente classicadasem dois grupos, com base na sua solubilidade, estabilidade,ocorrência em alimentos, distribuição nos uídos corpóreos e suacapacidade de armazenamento nos tecidos.

FUNÇÕES BIOQUÍMICAS DA VITAMINAS

Sabe-se que a maioria das vitaminas do grupo B representam

o grupo prostético das coenzimas na medida em que intervêmem múltiplas reações enzimáticas de degradação ou de síntese,

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QUÍMICA

graças às quais os hidratos de carbono, os lipídios, os prótidose todos os elementos nutritivos ingeridos com os alimentos sãotransformados e, deste modo, proporcionam a energia indispensável para o trabalho celular, para constituir, eventualmente, reservas

energéticas e para aportar os elementos necessários para amanutenção e crescimento das estruturas do organismo. Por outrolado, a sua atividade conhecida como coenzimas faz das vitaminaselementos indispensáveis para as transformações incessantes e asrenovações permanentes que condicionam a vida celular.

Principais funções vitamínicas:

Tendo por nalidade recordar a distribuição das grandes viasmetabólicas relacionadas com o Ciclo de Krebs e com a reserva deaminoácidos, a gura abaixo representa, de forma esquemática e

muito simplicada, o conjunto das reações de síntese e degradaçãoem que participam as vitaminas do grupo B.

A importância das vitaminas no metabolismo celular. As suas principais funções são indicadas de forma esquemática.

VITAMINAS HIDROSSOLÚVEIS A maioria das vitaminas hidrossolúveis são componentes de

sistemas de enzima essenciais. Várias estão envolvidas em reaçõesde manutenção do metabolismo energético. Estas vitaminas nãosão normalmente armazenadas no organismo em quantidadesapreciáveis e são normalmente excretadas em pequenas quantidades

na urina; sendo assim, um suprimento diário é desejável com ointuito de se evitar a interrupção das funções biológicas normais. VITAMINAS LIPOSSOLÚVEIS Cada uma das vitaminas lipossolúveis, A, D, E e K, tem um

papel siológico separado e distinto. Na maior parte, são absorvidoscom outros lipídios, e uma absorção eciente requer a presença de bile e suco pancreático. São transportadas para o fígado através daninfa como uma parte de lipoproteína e são estocadas em váriostecidos corpóreos, embora não todas nos mesmos tecidos, nem namesma extensão. Normalmente são excretadas na urina.

HIPOVITAMINOSE

Vitamina A (lipossolúvel)Cegueira Noturna, causada por falta de vitamina A, falta de

capacidade de perceber detalhes em ambientes pouco iluminados.Cefaléia; lesões na pele, pele áspera e seca.

Auxilia no tratamento de sarampo e rubéola em quase todas asdoenças infeccionadas. A falta de vitamina A facilita mais a pegar doenças infeccionadas.

Alterações cutâneas: A pele se torna seca escamosa e ásperaconhecida como pele de ganso ou pele de sapo.

Vitamina B (Hidrossolúvel)Beriberi = doença por deciência de tianina. Encontrada na

Vitamina B1.

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Pelagra= doença causada por deciência de niacina encontradana vitamina B6 cansaço.

Falta de apetite e causa atraso no crescimento.

Vitamina C (Hidrossolúvel)Deciência causa gripe, resfriado e infecções; aumenta aresistência do organismo; provoca hemorragias nas gengivas e na pele (conhecida como escorbuto).

Vitamina D (Lipossolúvel)Provoca Raquitismo; desgaste dos ossos (osteoporose) e dos

dentes.Vitamina E (Lipossolúvel) Não causa deciência.Vitamina K (Lipossolúvel)Com a má absorção de lipídeos pode causar destruição da

ora intestinal. Não foi registrado casos de deciências graves.

HIPERVITAMINOSE Vitamina A (Lipossolúvel)Excesso pode causar náuseas, vômitos, fadiga, cefaléia,

anorexia, coloração amarelada da pele.

Vitamina B (Hidrossolúvel) Não há nenhum efeito tóxico conhecido pela tianina. Niocina (pelegra) = Doses grandes tem sido usado na tentativa

de abaixar a concentração de colestrol no sangue.Pode ser tóxica para o fígado .

Vitamina C (Hidrossolúvel) Não há efeito tóxico.

Vitamina D (Lipossolúvel)Anorexia, vômitos, dor de cabeça, sonolência e diarréia.

Vitamina E (Lipossolúvel) Não apresenta efeitos tóxicos.

Vitamina K (Lipossolúvel) Não apresenta efeitos tóxicos.

Ácidos nucleicos.

Na natureza há dois tipos de ácidos nucleicos: DNA ou ácido-desoxiribonucleico e RNA ou ácido ribonucleico.

Analogamente a um sistema de comunicação, essasinformações são mantidas dentro da célula em forma de código,que no caso denomina-se código genético.

Em sua estrutura primária, os ácidos nucleicos (DNA eRNA) podem ser vistos como uma cadeia linear compostade unidades químicas simples chamadas nucleotídeos. Umnucleotídeo é um composto químico e possui três partes: umgrupo fosfato, uma pentose (molécula de açúcar com cincocarbonos) e uma base orgânica. Nas moléculas de DNA a pentoseé uma desoxiribose enquanto que nas moléculas de RNA a pentoseé uma ribose. A base orgânica, também conhecida como basenitrogenada, é quem caracteriza cada um dos nucleotídeos, sendocomum o uso tanto do termo seqüência de nucleotídeos quantoo termo seqüência de bases. As bases são adenina (A), guanina(G), citosina (C), timina (T) e uracila (U), sendo as duas primeiraschamadas de purinas e as três últimas chamadas de pirimidinas. No DNA são encontradas as bases A, G, C e T. No RNA encontra-se a base U ao invés da base T.

A ligação entre os nucleotídeos (ligações fosfodiéster) de umacadeia linear é feita entre o grupo químico chamado hidroxil (OH)ligado ao terceiro carbono da pentose de um nucleotídeo, e ofosfato do nucleotídeo seguinte ligado ao carbono 5 da pentosedo mesmo. Por convenção, as seqüências são representadas naorientação 5’ 3’.

Moléculas de DNA compõem-se de duas tas, que ligam-se entre si formando uma estrutura helicoidal, conhecida comohélice dupla. As duas tas unem-se pela ligação regular das basesde seus nucleotídeos. A base A sempre liga-se a base T (por 2 pontes de hidrogênio) e a base G sempre liga-se a base C (por 3 pontes de hidrogênio). As duas tas são anti-paralelas, ou seja, astas possuem orientação 5’ 3’ opostas uma em relação a outra.

O RNA é uma molécula intermediária na síntese de proteínas,

ela faz a intermediação entre o DNA e as proteínas.Ele é formado por uma cadeia de ribonucleotídeos, que, por sua vez, são formados por um grupo fosfato, um açucar (ribose), euma base nitrogenada (veja abaixo).

Formato do RNA

Esses ribonucleotídeos são ligados entre si através de umaligação fosfodiéster entre o carbono 3’ do nucleotídeo de “cima” eo carbono 5’ do nucleotídeo de “baixo” (veja gura).

As principais diferenças entre o RNA e o DNA são sutis, mas

fazem com que o último seja mais estável do que o primeiro. ORNA é formado por uma ta simples, o açúcar de seu esqueleto é aribose e uma de suas bases pirimídicas (de anel simples) é diferenteda do DNA. Ele possui Uracila ao invés de Timina. Veja a estruturaquímica das bases do RNA:

Os principais tipos de RNA são os RNAs mensageiros(mRNAs), os transportadores (tRNAs) e os ribossomais (rRNA).Os RNAs mensageiros são aqueles que codicam as proteínas eque devem ter seuscódons lidos durante o processo de tradução.

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QUÍMICA

Os RNAs ribossomais fazem parte da estrutura do ribossomo, junto com diversas outras proteínas e são eles que catalisama ligação entre dois aminoácidos na síntese de proteínas.Os RNAs transportadores são aqueles que fazem a conexão códon-aminoácido pois carregam um aminoácido especíco de acordocom seu anticódon (complementar ao códon do mRNA).

É interessante notar que, por ser uma ta simples, o RNApode formar pontes intracadeia, o que faz com que ele possater uma innidade de arranjos tridimensionais, importantesem sua função.

17. QUÍMICA E AMBIENTE.

Ciclos Biogeoquímicos

Circulação na natureza de substâncias essenciais para a ma-nutenção e reprodução dos organismos vivos. Os principais ciclosbiogeoquímicos são os do carbono, átomos de carbono se incorporam em compostos orgânicos através da fotossíntese (absorvidona forma de nitratos por plantas comidas por animais, produzindoexcreção de nitrato, que volta ao solo), da água (evaporação, àchuva, e assim por diante), do oxigênio, e do fósforo.

Os caminhos percorridos ciclicamente entre o meio abiótico eo biótico pela água e pelos elementos químicos carbono, oxigênioe nitrogênio constituem os ciclos biogeoquímicos.

CICLOS BIOGEOQUIMICOS

São processos naturais que reciclam elementos em diferentes

formas químicas do meio ambiente para os organismos, e, depois,vice-versa. Água, carvão, oxigênio, nitrogênio, fósforo e outroselementos percorrem estes ciclos, unindo os componentes vivos enão-vivos da Terra. Sendo a Terra um sistema dinâmico, em evolu-ção, o movimento e a estocagem de seus materiais afetam todos os processos físicos, químicos e biológicos.

Um ciclo biogeoquímico é o movimento ou o ciclo de umdeterminado elemento ou elementos químicos através da atmos-fera, hidrosfera, litosfera e biosfera da Terra. Os ciclos estão in-timamente relacionados com processos geológicos, hidrológicose biológicos. Como exemplo, pode-se lembrar que um modestoconhecimento sobre o ciclo geológico (aqui referido como umconjunto dos processos responsáveis pela formação e destruiçãodos materiais da Terra, subdividido em: ciclo hidrológico e ciclodas rochas) é valioso para o conhecimento e compreensão de nos-so ambiente, que é intimamente relacionado aos processos físicos,químicos e biológicos. Por exemplo, para avaliar o impacto ambiental de um material perigoso, como a gasolina, que vazou parao subsolo, as propriedades químicas, físicas e biológicas do solo,rochas e água deveriam ser entendidas. Essa compreensão ajuda-ria a responder perguntas como: Quão séria foi a contaminação?Quanto o contaminante poderá mover-se? Quanto o dano ambien-tal poderá ser minimizado?

• Ciclo da Água• Ciclo do Carbono• Ciclo do Nitrogênio• Ciclo do Fósforo• Ciclo das Rochas• Ciclo do Enxofre

CICLO DA ÁGUA OU CICLO HIDROLÓGICO

O ciclo hidrológico é dirigido pela energia solar e compreendeo movimento da água dos oceanos para a atmosfera por evapora-

ção e de volta aos oceanos pela precipitação que leva à lixiviaçãoou à inltração. Cerca de 97% do suprimento de água está nosoceanos, 2% nas geleiras e muito menos que 1% na atmosfera(0,001%). Aproximadamente 1% do total da água contida nos rios,lagos e lençóis freáticos é adequada ao consumo humano.

A água contida na atmosfera provém de todos os recursos deágua doce, através do processo da precipitação. A água circula no planeta devido às suas alterações de estado que são, principalmen-te, dependentes da energia solar.

A energia proveniente do Sol não atinge a Terra homogenea-mente, mas com maior intensidade no equador do que nos polos,no verão do que no inverno, e apenas durante o dia. Essa hetero-geneidade condiciona movimentos das massas de ar (ventos) e deágua (correntes oceânicas), responsáveis por diversas característi-

cas do clima e de suas alterações. Apenas 3% da água do planetanão estão nos oceanos. Neles ocorre alta produção de vapor, que édeslocado por ventos até a superfície terrestre, onde a evaporaçãoé menor.

Conforme o vapor de água sobe a atmosfera, ele encontra me-nor temperatura e pressão, e tende a formar gotículas que consti-tuem nuvens. Quando os movimentos de ar deslocam as nuvenscontra uma serra, ela é forçada a subir mais, o que pode provocar sua precipitação, geralmente na forma de chuva ou de neblina. Omesmo ocorre quando uma massa de ar frio (frente fria) encontrauma massa de ar quente e úmido. A água que se precipita, sejaatravés de chuva, neve, granizo, etc. pode, em sua forma líquida,inltrar-se no solo e subsolo, ou escoar supercialmente, tendendosempre a escorrer para regiões mais baixas e podendo, assim, al-cançar os oceanos. Nesse percurso e nos oceanos, ela pode evapo-rar diretamente, como também pode ser captada pelos seres vivos.

Durante a fotossíntese dos organismos clorolados, a águaé decomposta: os hidrogênios são transferidos para a síntese desubstâncias orgânicas e o oxigênio constitui o O2 que é liberado.Durante a respiração, fotossíntese e diversos outros processos bio-químicos, são produzidas moléculas de água. As plantas terrestresobtêm água do solo pelas raízes, e perdem-na por transpiração.Os animais terrestres que ingerem, e a perdem por transpiração,respiração e excreção.

Através desses processos, a água circula entre o meio físico eos seres vivos continuamente.

Ciclo da água

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QUÍMICA

Como a ação humana afeta o ciclo da água?

As ações humanas podem esgotar o fornecimento da águasubterrânea, causando uma escassez e o conseqüente afundamento

da terra ao extrair-se o líquido. Ao remover a vegetação, a águaui sobre o solo mais rapidamente, de modo que tem menos tempo para ser absorvida na superfície. Isto provoca um esgotamento daágua subterrânea e a erosão acelerada do solo.

CICLO DO CARBONO

O C é o elemento básico da construção da vida. C está presen-te nos compostos orgânicos (aqueles presentes ou formados pelosorganismos vivos) e nos inorgânicos, como grate e diamante. Ccombina-se e é química e biologicamente ligado aos ciclos do Oe H para formar os compostos da vida. CO2 é o composto orgâni-co de C mais abundante na atmosfera, mas compostos orgânicoscomo CH4 ocorrem em menor quantidade. Parte do ciclo do C é

inorgânica, e, os compostos não dependem das atividades biológi-cas. O CO2 é solúvel em água, sendo trocado entre a atmosfera ea hidrosfera por processo de difusão. Na ausência de outras fontes,a difusão de CO2 continua em um outro sentido até o estabeleci-mento de um equilíbrio entre a quantidade de CO2 na atmosferaacima da água e a quantidade de CO2 na água. Co2 entra nos ciclos biológicos por meio da fotossíntese, e, a síntese de compostos or-gânicos constituídos de C, H, O, a partir de CO2 e água, e energia proveniente da luz.

Carbono deixa a biota através da respiração. Processo peloqual os compostos orgânicos são quebrados, liberando CO2, ouseja, C inorgânico, CO2 e HCO3- são convertidos em C orgânico pela fotossíntese, CO2 é retirado pelas plantas na terra e nos pro-cessos com o auxílio da luz solar, através da fotossíntese. Os or-ganismos vivos usam esse C e o devolvem pelo processo inverso:o da respiração, decomposição e oxidação dos organismos vivos.Parte desse C é enterrado dando origem aos combustíveis fósseis.Quando o carvão (ou petróleo) é retirado e queimado, o C que estásendo liberado (na forma de CO2) pode ter sido parte do DNA deum dinossauro, o qual em breve pode fazer parte de uma célulaanimal ou vegetal.

Praticamente todo o C armazenado na crosta terrestre está pre-sente nas rochas sedimentares, particularmente como carbonatos.As conchas dos organismos marinhos são constituídas de CaCO3que esses organismos retiram da água do mar. Quando da mortedesses, as conchas dissolvem-se ou incorporam-se aos sedimen-tos marinhos, formando, por sua vez, mais rochas sedimentares. O

processo, de bilhões de anos, retirou a maioria do CO2 da atmos-fera primitiva da Terra, armazenando-o nas rochas. Os oceanos, se-gundo maior reservatório de CO2, em C dissolvido e sedimentado,têm cerca de 55 vezes mais quantidade de CO2 que a da atmosfera.Os solos têm 2 vezes mais que a atmosfera, as plantas terrestrestêm aproximadamente à da atmosfera.

Ciclo do Carbono

Tempo médio de residência de CO2:

Solos - 25 a 30 anos;Atmosfera - 3 anos;Oceanos - 1500 anos.A formação dos sedimentos tectônicos contendo CO2 e a sub-

seqüente reciclagem e decomposição nos processos tectônicos têmum tempo de residência de cerca de milhares de anos. A trans-formação do C presente nos organismos vivos por sedimentaçãoe intemperismo envolve uma escala de tempo similar, embora asmagnitudes sejam menores que para os carbonatos. Contudo, taisuxos naturais estão sendo superados em muito pela quantidadede C que retorna à atmosfera pela queima dos combustíveis fós-

seis. Esta é a maior perturbação ao ambiente global causada pelohomem. Há ainda o desorestamento e outras mudanças no uso daterra. Como resultado dessas perturbações, a (CO2)atm foi de 288 ppm, em 1850, para além de 350 ppm, em 1990. O aumento repre-senta cerca de 50% do total de C que entra na atmosfera. A queimade combustíveis fósseis libera para a atmosfera 5 - 6 bilhões de m³de C/ano, mas só são medidos cerca de 3. De 2 - 3 unidades são“perdidas”. Algumas plantas terrestres podem ter respondido aoaumento do (CO2)atm, elevando sua capacidade de fotossíntese.

Cerca de 99,9% de todo o C da Terra está armazenado emrochas, como CaCO3 insolúvel ou proveniente da sedimentaçãoda matéria orgânica. Em última instância, o CO2 extra, provenien-te da queima dos combustíveis fósseis, precisa retornar à crosta.

A taxa de remoção de C dos oceanos e, em última instância, daatmosfera depende do intemperismo das rochas da crosta para li- berar íons metálicos como Ca+2, que formam os carbonatos inso-lúveis. O aumento do intemperismo deveria responder à variaçãoda temperatura global, pois a maioria das reações químicas é ace-lerada como o aumento da temperatura. A presença da vida pode, portanto, acelerar o intemperismo devido ao aumento da acidezdos solos devido, por sua vez, ao aumento de CO2 e aos ácidoshúmicos produzidos quando da decomposição das plantas. As raí-zes das plantas também facilitam a destruição física das rochas.Assim, a temperatura global pode estar ligada ao ciclo do C. Adep-tos da hipótese Gaia sugerem que a vida na terra exerce controledeliberado sobre a composição da atmosfera, mantendo a tempe-ratura adequada.

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QUÍMICA

Durante o verão, as orestas realizam mais fotossíntese, re-duzindo a concentração de CO2. No inverno, o metabolismo da biota libera CO2.

O CICLO DO CARBONATO - SILICATO

Sua grande importância consiste no fato dele contribuir comaproximadamente 80% do total de CO2 trocado entre a parte sólidada Terra e a atmosfera. A troca ocorre há meio bilhão de anos. CO2atmosférico dissolve-se na água da chuva, produzindo H2CO3.Essa solução ácida, nas águas superciais ou subterrâneas, facilitaa erosão das rochas silicatadas (Si é o elemento mais abundante dacrosta terrestre). Entre outros produtos, o intemperismo e a erosão provocam a liberação dos íons Ca2+ e HCO3-, que podem ser li-xiviados para os oceanos. Os organismos marinhos ingerem Ca2+e HCO3- e os usam para construção de suas conchas carbonata-das. Quando esses organismos morrem, as conchas depositam-se,acumulando-se como sedimentos ricos em carbonatos. Esse sedi-

mento de fundo, participando do ciclo tectônico, pode migrar parauma zona cuja pressão e calor fundem parcialmente os carbonatos.A formação desse magma libera CO2 que escapa para a atmosfera pelos vulcões. Aí, pode combinar-se novamente com a água dachuva, completando o ciclo.

O ciclo do carbonato-silicato contribui para a estabilidadeda temperatura atmosférica. Exemplo: se uma mudança climáticaaumenta a temperatura do oceano, a taxa de evaporação de água para a atmosfera aumenta e, conseqüentemente, a quantidade dechuva. Aumentando-se as precipitações, aumenta-se o intemperis-mo, e assim, o uxo de Ca2+ e HCO3- para o mar. Os organismosmarinhos retiram esses íons da água e quando morrem contribuem para os grandes estoques de C dos sedimentos marinhos. O resultolíquido é a remoção do CO2 atmosférico. Assim, uma menor quan-

tidade da energia emitida pela superfície terrestre é aprisionada e aatmosfera resfria-se, completando o ciclo de contribuição negativa para o aumento da temperatura da atmosfera. Cadeias de átomosde carbono, ligado uns aos outros, são características das molécu-las orgânicas. A glicose, por exemplo, é constituída por uma cadeiade seis átomos de carbono, em torno da qual se arranjam seis áto-mos de oxigênio e doze de hidrogênio (C6H12O6).

Em uma teia alimentar, são os produtores que originam assubstâncias orgânicas. Os consumidores e decompositores apenastransformam a matéria orgânica obtida do nível tróco anterior.São os produtores, portanto, que retiram carbono do reservatórioabiótico e o introduzem no meio biótico. É do CO2 (gás carbônicoou dióxido de carbono) que o carbono é retirado, através principalmente da fotossíntese, sendo então incorporado às substâncias

orgânicas. Esse processo é denominado xação de CO2.

O carbono integrado às substâncias orgânicas pode ter como destino:

Ficar incorporado aos tecidos vivos, constituindo estruturasou participando de processos bioquímicos. O carbono pode, assim, passar de um nível tróco para o seguinte;

Retornar ao meio físico na forma de CO2, quando a substân-cia orgânica é utilizada como fonte de energia na respiração aeró- bia de produtores, consumidores e decompositores.

Note que as duas possibilidades acima ocorrem, simultaneamen-te, em cada ser vivo. Após sua morte, os tecidos serão lentamente de-compostos, liberando-se assim o carbono remanescente.

Em certas condições a matéria orgânica pode car protegidada ação dos decompositores, sofrendo então lentas transformaçõesquímicas. Assim se originaram os depósitos de carvão e petróleo.Quando queimados, esses combustíveis fósseis liberam CO2, de-

volvendo à atmosfera átomos de carbono que há milhões de anoscompunham tecidos vivos.

CICLO DO NITROGÊNIO

N é essencial para todas as formas de vida, pois está presentena estrutura dos aminoácidos. A vida mantém o N na forma mo-lecular, N2, na atmosfera em quantidade maior que NH3 ou emóxidos, N2O, NO e NO2, ou em compostos com H, NH, HNO2e HNO3. N2 é pouco reativo, tendendo a formar pequenos compostos inorgânicos. A maioria dos organismos não pode usar N2diretamente sendo necessária muita energia para quebrar a ligação N - N. Uma vez isolados, os átomos de N podem converter-se emamônia, nitrato ou aminoácidos: o processo chama-se xação e

só ocorre por ação da luz ou da vida, sendo o último o granderesponsável.

O processo biológico é tão importante, que várias plantasestabelecem uma simbiose com bactérias capazes de xar nitro-gênio. A diminuição de nitrogênio em solos agrícolas pode ser reduzida por rotação de culturas. Ex: soja, que xa N, pode es-tar em rotatividade com milho, que não xa, e, assim, aumentar a fertilidade do solo. Se as bactérias apenas xassem nitrogênio, N2 seria removido da atmosfera. As bactérias também realizam o processo inverso: a imobilização. Tanto a remoção de N2, comoa incorporação são processos controlados por bactérias. N é ferti-lizante e contaminante das águas subterrâneas. Fontes industriaise descargas elétricas podem xar N. N xo signica N não liga-

do, ou seja, N atômico. Fixação industrial é hoje a maior fonte de N. Óxidos de N são formados a altas temperaturas quando N2 eO2 estão presentes. Os óxidos de N são a maior fonte poluidora proveniente dos automóveis. N2O diminui a camada de O3 naestratosfera. N é ao mesmo tempo essencial e tóxico. É essencial atodas as formas de vida e participa de vários processos industriais,liberando produtos tóxicos.

Ciclo do Nitrogênio

O nitrogênio participa das moléculas de proteínas, ácidos nuc-léicos e vitaminas. Embora seja abundante na atmosfera (78% dosgases), a forma gasosa (N2) é muito estável, sendo inaproveitável para a maioria dos seres vivos.

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QUÍMICA

O processo que remove N2 do ar e torna o nitrogênio acessívelaos seres vivos é denominado xação do nitrogênio. A xação de N2 em íons nitrato (NO3-) é a mais importante, pois é principal-mente sob a forma desse íon que as plantas absorvem nitrogêniodo solo. A xação pode ocorrer por processos físicos, como sobação de relâmpagos durante tempestades, e também por proces-sos industriais, quando se criam situações de altíssima pressão etemperatura para a produção de fertilizantes comerciais. A xação biológica, porém, é a mais importante, representando 90% da quese realiza no planeta.

A xação biológica do nitrogênio é realizada por bactérias devida livre no solo, por bactérias fotossintéticas, por cianofíceas(algas azuis), e principalmente por bactérias do gênero Rhizo- bium, que somente o fazem quando associadas às raízes de plantasleguminosas - soja, alfafa, ervilha, etc. Nessas raízes formam-senódulos densamente povoados pelas bactérias, onde ocorre a xa-ção de N2 até a formação de nitrato. Essas plantas podem assimdesenvolver-se mesmo em solos pobres desse íon. Além da atmos-fera, outro reservatório de nitrogênio é a própria matéria orgâni-ca. Os decompositores que promovem a putrefação transformamcompostos nitrogenados em amônia (NH3), processo denominadoamonicação. As bactérias Nitrosomonas transformam a amôniaem nitrito (NO2-) (nitrosação) e as Nitrobacter o transformam emnitrato (nitratação). Esse processo todo é denominado nitricação,e estas bactérias são conhecidas genericamente como nitricantes.

O retorno do nitrogênio á atmosfera é promovido no proces-so de desnitricação, realizado por bactérias desnitricantes, quetransformam o nitrato em nitrogênio gasoso (N2). O solo, fonte denitrato para as plantas terrestres, é também importante exportador de sais para os ecossistemas aquáticos, geralmente veiculados pelaágua de chuvas.

CICLO DO FÓSFORO

P é um dos elementos essenciais à vida, é um nutriente li-mitante do crescimento de plantas, especialmente em ambientesaquáticos e, por outro lado, se presente em abundância causa sérios problemas ambientais. Se, por exemplo, grande quantidade de P,geralmente utilizado como fertilizante e em detergentes, entra emum lago (principalmente se este for o caso), esse nutriente podecausar aumento da população de bactérias e algas verdes (fotoss-sintéticas). Devido ao crescimento intenso, esses organismos po-dem cobrir toda a superfície do lago, inibindo a entrada de luze provocando, conseqüentemente a morte de plantas que vivemabaixo da superfície. Quando as plantas subsuperciais morrem,assim como as algas e bactérias superciais, todas são consumidas por outras bactérias que usam o CO2 dissolvido no lago ao se ali-mentares. Se o nível de O2 tornar-se muito baixo, a vida aquáticaca comprometida. Os peixes morrerão e desenvolver-se-ão bac-

térias anaeróbias.

ANOTAÇÕES

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QUÍMICA

QUESTÕES

01- Para separar os componentes de uma mistura, foi realizadaa seguinte sequência de operações: aquecimento => adição de

água e ltração => evaporaçãoEsse procedimento é recomendável para a seguinte mistura:a) areia, açúcar e sal b) carvão, areia e açúcar c) ferro, enxofre e álcoold) enxofre, gasolina e ferroe) iodo, sal de cozinha e areia

02- De uma mistura heterogênea de dois líquidos imiscíveise de densidades diferentes podem-se obter os líquidos puros por:

I. sublimaçãoII. decantaçãoIII. ltração

Dessas armações, apenas:a) I é correta b) II é corretac) III é corretad) I e II são corretase) II e III são corretas

03- Considere os sistemas abaixo:I. água e açúcar II. álcool e carvãoIII. água e areiaIV. água e óleo

Assinale a alternativa que relaciona os sistemas que podemser separados por ltração.

a) I e II b) II e IIIc) I e IIId) II e IVe) III e IV

04- O método ecaz de separação dos componentes de umasolução aquosa de NaCl (sal de cozinha) é:

a) decantação b) destilação

c) ltraçãod) recristalizaçãoe) sublimação

05- Relacione a coluna da direita com a da esquerda,considerando a melhor técnica para separar as seguintes misturas:

1) limalha de ferro e enxofre sublimação2) óleo e água decantação3) areia e naftaleno imantação4) açúcar e sal fusão fracionada5) bronze (liga de cobre e estanho) cristalização

Lendo-se de cima para baixo formar-se-á a seguinte sequência

numérica:

a) 3 2 1 5 4 b) 1 2 3 4 5c) 3 5 1 2 4d) 4 2 5 3 1

e) 2 4 1 5 306- Numa determinada área urbana, a concentração média

do agente poluente SO2 no ar atmosférico atingiu o valor de3,2 x 10-4 g.m-3. Essa concentração, expressa em mol.L-1 e emmoléculas.m-3, corresponde, respectivamente, aos valores

a) 5,0 x 10-6 e 3,0 x 1018. b) 3,2 x 10-7 e 6,0 x 1020.c) 5,0 x 10-9 e 2,7 x 1025.d) 5,0 x 10-3 e 3,0 x 1021.e) 5,0 x 10-9 e 3,0 x 1018.

07- Misturando-se 250 mL de solução 0,600 mol/L de KCℓcom 750 mL de solução 0,200 mol/L de BaCℓ

2, obtém-se uma

solução cuja concentração de íon cloreto, em mol/L, é igual aa) 0,300. b) 0,400.c) 0,450.d) 0,600.e) 0,800.

08- O volume, em mililitros, de uma solução de 0,5 mol/L deAgNO

3necessário para preparar 200 mililitros de uma solução 0,1

mol/L desse sal é igual aa) 10. b) 20.c) 25.

d) 40.e) 50.

09- O soro siológico é uma solução aquosa que contém 0,9% em massa de NaCℓ. Para preparar 200 mL dessa solução, aquantidade necessária de NaCℓ é de aproximadamente

a) 0,45 g. b) 1,8 g.c) 0,09 mol.d) 0,18 mol.e) 10,6 g.

10- Um técnico laboratorial, distraidamente, deixou derramar no chão um frasco de 20 mL de uma solução 0,2 mol/L de ácido

sulfúrico. Na prateleira, ele dispunha de uma solução de hidróxidode sódio 0,6 mol/L. Nessa situação, para neutralizar completamenteo volume de ácido derramado, será necessário um volume de baseigual a:

a) 18,50 mL b) 20,00 mLc) 6,66 mLd) 13,33 mLe) 26,66 mL

11- Antigamente, o açúcar era um produto de preço elevadoe utilizado quase exclusivamente como medicamento calmante. No século XVIII, com a expansão das lavouras de cana-de-açúcar,

esse cenário mudou.

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QUÍMICA

Hoje, a sacarose é acessível à maior parte da população,sendo utilizada no preparo de alimentos e bebidas. Um suco defruta concentrado de determinada marca foi adoçado com 3,42g de açúcar (sacarose: C

12H

22O

11) em 200 mL de solução. Com

este suco, foi preparado um refresco, adicionando-se mais 800mL de água. A concentração em mol/L de sacarose no suco e aconcentração em g/L de sacarose no refresco são, respectivamente

a) 0,05 mol/L e 34,2 g/L. b) 0,05 mol/L e 3,42 g/L.c) 0,5 mol/L e 3,42 g/L.d) 0,5 mol/L e 34,2 g/L.e) 0,05 mol/L e 342 g/L.

12- Os licores são constituídos principalmente de extrato de plantas, álcool etílico e uma grande quantidade de água e sacarose. Num copo de Becker, foram misturados 400 mL de solução desacarose de concentração 57 g/L com 600 mL de solução deconcentração 19 g/L do mesmo açúcar. A concentração da sacarose

(C12H22O11) em mol L-1, na solução nal é, aproximadamente,a) 0,10 b) 0,34c) 1,00d) 3,42e) 34,20

13- O atleta Michael Phelps é considerado um fenômenona natação. Contribui para esse sucesso uma particularidademetabólica que lhe confere uma recuperação fora do comum.Enquanto a maior parte dos nadadores, depois das competições,apresenta uma média de 10 milimols de ácido lático por litro desangue, o nadador campeão apresenta apenas 5,6 milimols.

Fonte: Veja, n. 2073, p.122.As concentrações de ácido lático (C

3H

6O

3), em gramas por litro

de sangue, que correspondem, respectivamente, a 10 milimols/L e5,6 milimols/L, são de aproximadamente

a) 1 x 10-1 e 5,6 x 10-1. b) 1 x 10-3 e 5,6 x 10-3.c) 4,5 x 10-1 e 2,5 x 10-1.d) 9 x 10-1 e 5 x 10-1.e) 9 x 10-3 e 5 x 10-3.

14- A mistura de 26,7 g de NaCℓ (massa molar 53,4 g.mol-1)em água suciente para que a solução apresente o volume de 500mL resulta numa concentração de:

a) 26,7% (m/v). b) 26,7 g.L-1.c) 1,0 mol.L-1.d) 0,0534 g.L-1.e) 13,35 L.mol.15- Durante a temporada de verão, um veranista interessado

em química fez uma análise da água da Praia Mansa de Caiobá.Pôs para evaporar ao ar livre 200 mL de água dessa praia, e omaterial sólido resultante ele colocou no forno de sua casa, ligadoa 180 °C, por algumas horas. Ao pesar o material resultante, eleencontrou 6 gramas de sólido como resultado. Supondo que omaterial encontrado pelo veranista era NaCℓ (59 g/mol), assinale aalternativa que apresenta a concentração desse sal na água do mar em mol/L.

a) 0,5. b) 1.c) 3,4.d) 0,2.e) 0,1.

Respostas:

01- A resposta correta é a e. Aquecendo a mistura, separa-se oiodo por sublimação. Adicionando-se água, o sal dissolve-se nestae separa-se da areia. Uma ltração separa a areia da solução salina.Uma evaporação separa a água do sal.

02- A alternativa correta é a b. Como os líquidos são imiscíveis(não se misturam) e tem densidades diferentes (um utua sobre ooutro), o processo a ser utilizado é a decantação.

03- A alternativa correta é a b. Entre as alternativas, as únicas

que apresentam sistemas que podem ser separados por ltraçãosão II e III.

04- Através da destilação pode-se separar a água do salusando-se aquecimento e valendo-se da grande diferença entre os pontos de fusão da água e do sal de cozinha. Na recristalização,deixa-se a solução salina num recipiente aberto e aguarda-se aevaporação completa da água. Por sua rapidez, a destilação é omais eciente. A alternativa correta é a b.

05- A sublimação é usada quando um dos componentesé sólido e passa para vapor se aquecido. É o caso do naftaleno(naftalina) na alternativa 3. A decantação é usada na separação dedois líquidos imiscíveis e com diferentes densidades, alternativa 2.A imantação é usada para separar materiais que são atraídos peloimã dos que não são atraídos, alternativa 1. A fusão fracionada éusada para separar sólidos que apresentem diferentes pontos defusão, alternativa 5. A cristalização é usada para separar solutos dediferentes solubilidades, é o caso da alternativa 4, se adicionarmoságua a seus componentes. A alternativa correta é a a.

06-E / 07-C / 08-D / 09-B / 10-D / 11-B / 12-A / 13-D / 14-C/ 15-A

ANOTAÇÕES

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8/22/2019 14 - Química.pdf


QUÍMICA

ANOTAÇÕES

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