Estados da Matéria

Gases - na atmosfera

Líquidos (água) - nos oceanos, lagos, etc...

Sólidos - terra

As forças da natureza: gravidade,

coulômbica,

interações nucleares fortes e

interações nucleares fracas.

em um sólido as moléculas, individualmente, não trocam de lugar;

no líquido as moléculas se movem uma em relação às outras;

Como explicar a fase condensada?

Pegue um recipiente com gás e comprima-o até liquefazê-lo!

As forças responsáveis pela proximidade das moléculas na fase condensada da matéria

são denominadas de forças intermoleculares.

Forças Intermoleculares: são as forças que caracterizam a tendência de moléculas ou

íons estarem muito próximas.

São relativamente fracas comparadas com as forças de atração entre cargas opostas de

íons e em ligações covalentes (~ 100 a 400 kJ/mol), entretanto sem as mesmas a matéria

teria o comportamento de um gás ideal.

cal, é uma unidade de medida que define a quantidade de energia para elevar em 1ºC a temperatura de 1 grama (o

equivalente a 1 mililitro) de água. Por exemplo, para aquecer 250 mililitros de água (aproximadamente 1 copo) de 14,5ºC

para 15,5ºC, é necessário fornecer 250 calorias de energia.

Fase Condensada: matéria em estado líquido ou sólido

Os quatro tipos de forças intermoleculares:

Íon-Dipolo 40 - 600 kJ/mol

Dipolo-Dipolo 5- 25 kJ/mol

dipolo - dipolo induzido 2 - 10 kJ/mol

dipolo induzido - dipolo induzido 0.05 - 40 kJ/mol

nos exemplos a seguir:

Substância interação exemplo

intermolecular

sólido forte K-Cl

líquido média H-O ----- H-O

H H

gás fraca O=O ......... O=O

Determinação do Teor de Carbonato

de Cálcio em um Material

• Determinar o teor de CaCO3 em uma amostra de mármore

• Carbonatos são solúveis na água? Reagem com ácidos?

• Qual a estequiometria do processo?

• Como um dos produtos é um gás:

Lei de Dalton de pressões parciais

Lei dos gases

Pressão de vapor de um líquido

Qual é o tipo de interação intermolecular ?

Na natureza, o carbonato de cálcio (CaCO3) ocorre na forma de vastos depósitos

sedimentares resultantes da fossilização dos restos de vida

marinha pré-histórica. Nestes depósitos, o carbonato de cálcio ocorre

principalmente como calcita, a forma mais comum, e como aragonita, mais

frequente em mares temperados. Estas duas formas de carbonato de cálcio

diferem entre si quanto aos seus arranjos cristalinos (romboédrico e ortorrômbico,

respectivamente).

A calcita ocorre, mais frequentemente, como calcário, dolomita (um carbonato

misto de cálcio e magnésio [CaMg(CO3)2]) e mármore.

Toda rocha constituída de carbonato de cálcio e suscetível de ser polida é

denominada de mármore; diferentes impurezas conferem ao mármore diferentes

colorações, tornando-o mais, ou menos, valioso.

O carbonato de cálcio ocorre, ainda, como depósitos em cavernas:

são as estalactites, estalagmites, electites e incrustações

http://ricardoferes.com/project/petar-nucleo-caboclos/

Tanto o mármore, como o calcário, caracterizam-se por apresentar baixa dureza e

por reagirem, efervescendo, com ácidos. Por exemplo, fragmentos de calcita em

contato com ácido clorídrico diluído (HCl), a frio, reagem causando efervescência;

isto se deve ao desprendimento de gás carbônico (CO2).

CaCO3 (s) + 2HCl (aq) CaCl2 (aq) + CO2 (g) + H2O (l)

CaCO3(s) + 2 H+(aq) → Ca2+ (aq) + H2O(l) + CO2(g)

ou

CaCO3 (s) + 2 HCl (aq) CaCl2 (aq) + H2CO3 (aq)

H2CO3(aq) → H2O(l) + CO2(g)

estequiometria: a) escreva a equação envolvida;

b) acerte os coeficientes da equação;

c) relacione os coeficientes com mols;

Obs.: isto permitirá a partir da proporção em mols, estabelecer uma regra de

três para cálculos em função de massa, volume, n.o de moléculas.

- CaCO3 (s) é pouco solúvel : qual é a reação de equilíbrio?

- HCl (aq) é ácido forte : qual a reação de ionização?

- CaCl2 (aq) é sal solúvel : qual a reação de ionização?

- H2O (l) : qual é a reação de auto-ionização?

Como o CO2(g) pode ser coletado?

- Neste tipo de sistema para a coleta do gás carbônico como pode ser explicado

o equilíbrio físico?

- E quanto ao vapor de H2O: o equilíbrio H2O (l) ⇄ H2O (v) é verdadeiro no

seu sistema a uma temperatura constante?

- Como pode ser obtida a quantidade de CaCO3 a partir do montante coletado

de CO2 ?

Pressão de Vapor

Considere duas fases : líquida e vapor para a água pura.

Em um recipiente fechado as duas fases, líquida e vapor, atingem o equilíbrio

dinâmico uma com a outra a uma determinada temperatura ambiente. Neste

caso, a taxa com que as moléculas deixam o líquido é igual à taxa na qual

elas retornam ao líquido.

Qual deve ser a quantidade de líquido presente no recipiente?

O vapor exercerá uma pressão dependente da quantidade de líquido

presente no recipiente?

A palavra dinâmico implica atividade contínua e o equilíbrio dinâmico entre a

água líquida e seu vapor é simbolizado por:

H2O (l) = H2O (g) ou H2O (g) H2O (l) .

Definimos a Pressão de Vapor de um líquido (ou um sólido)

como a pressão exercida por seu vapor quando o vapor e o líquido (ou o sólido)

estão em equilíbrio dinâmico entre si.

Volatilidade :

alta quando há apenas forças intermoleculares fracas no líquido, e

baixa quando as forças intermoleculares são fortes.

No gráfico vemos a variação da pressão de vapor de líquidos com a temperatura e o ponto de

ebulição normal a 1 atm ( Pvap = Patm)

Diagramas de Fases

- é um gráfico que mostra qual fase é a mais estável a diferentes

pressões e temperaturas

As linhas que separam as regiões coexistem em equilíbrio dinâmico entre si. Para um

equilíbrio dinâmico sólido-vapor a linha mostra como a pressão de vapor do sólido

varia com a temperatura.

Diagrama de Fases da água

Qualquer ponto na região marcada sólido corresponde às condições para as

quais a fase sólida da substância é a mais estável (o mesmo é válido para as

regiões de líquido e vapor).

O ponto triplo é um ponto onde três fases divisórias se encontram.

A linha divisória líquido-vapor termina no ponto crítico, onde a densidade do

vapor torna-se igual a do líquido; nessa temperatura e acima dela, uma única

fase uniforme ocupa o recipiente (gás).

• A distinção entre gás e vapor, às vezes, é feita com base nas suas

temperaturas críticas: vapor pode ser liquefeito apenas através de pressão; um

gás não pode ser liquefeito apenas através de pressão.

Fluido supercrítico: substância acima de sua temperatura crítica. Pode ser tão

denso que, embora seja um gás, pode agir como um solvente para líquidos e

sólidos. Ex.; gás carbônico supercrítico, dissolve compostos orgânicos,

removendo cafeína de grãos de café, e extrai perfumes de flores sem contaminar

os extratos com solventes prejudiciais.

Fases, Componentes e Graus de

Liberdade • Fase (P): Estado uniforme da matéria

(composição química e estado físico);

• Temos diferentes fases físicas: Sólido,

liquído e gasoso! E diferentes fases

químicas. Ex.: Fósforo branco e fósforo

vermelho.

• Solução de cloreto de sódio em água: P = 1;

• Liga de dois metais imiscíveis: P = 2;

• Liga de dois metais miscíveis: P = 1;

• Mistura de gelo moído e água: P = 2;

• Componente (C): Número de

constituintes quimicamente

independentes do sistema:

- Água pura: C = 1;

- Mistura água e etanol: C = 2;

- Decomposição do carbonato de cálcio: C = 3.

Regra das Fases

• Dedução de Gibbs: F = C – P + 2

• Variância de um sistema (F): número de

variáveis intensivas (P, T, Conc) que podem

ser independentemente alteradas sem

perturbar o equilíbrio. Em um sistema

monofásico com um componente, tem-se

C = 1 e P = 1, portanto: F = 2.

- o sistema é dito, bivariante ou possuir dois

graus de liberdade.

Diagrama P-T de substâncias puras

1- No ponto triplo coexistem três fases em equilíbrio (p=3), e já que existe apenas

um componente (substância pura), o grau de liberdade é dado por:

F=c-p+2

Como F=0, isso indica que nenhuma variável pode (Temperatura-Pressão) ser

mudada mantendo-se a existência das três fases, e assim, o ponto triplo é

chamado de um ponto invariante.

2- considerando um ponto ao logo da curva de vaporização, em qualquer ponto

dessa linha coexistem duas fases em equilíbrio (p=2):

Esse resultado indica que, para manter a existência das duas fases em equilíbrio,

apenas uma das variáveis (temperatura-Pressão) pode ser mudada, ficando a outra

determinada. Assim, se uma pressão em particular é especificada, existe apenas

uma temperatura em que líquido e sólido estão em equilíbrio.

3- Considerando um ponto dentro de uma fase (F=1). Este resultado indica que a

temperatura ou pressão podem ser mudadas, independentemente, sem

comprometer a existência da fase citada

Reagente Limitante, Rendimento Teórico e Real

C6H6 (l) +HNO3 → C6H5NO2 (l) +H2O(l)

Teórico: 1 mol : 1 mol

Lab: 1 mol : 2 mols (em excesso)

reagente limitante

Rendimento Teórico: é a quantidade de produto que será

obtido quando o reagente limitante é

completamente consumido para formá-lo

Rendimento porcentual = (rendimento real / rendimento teórico) x 100

Para a reação: 2 Al(s) + 3Cl2(g) → 2AlCl3(s)

Deixou-se reagir uma mistura de 1,50 mols de alumínio e 3,00 mols de gás cloro.

a) Qual o reagente limitante?

b) Qual a quantidade de matéria de cloreto de alumínio formada?

c) Quanto sobra de gás cloro?

a ) 2 mols de Al reagem com 3 mols de cloro

1,50 mols de Al devem reagir com (0,75 x 3 = 2,25) mols de cloro

Portanto, o cloro está em excesso e o reagente limitante é o Al.

b) 2 mols de Al formam 2 mols de AlCl3

Portanto, 1,50 mols de Al devem formar 1,50 mols de AlCl3.

c) Devem sobrar 3,00 – 2,25 = 0,75 mols de Cl2.