Química Geral - 2012/2013 Professor Valentim Nunes, Unidade Departamental de Engenharia email:...
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Química Geral - 2012/2013
Professor Valentim Nunes, Unidade Departamental de Engenharia
email: [email protected]
Gabinete: J207
Pág. Web: http://www.docentes.ipt.pt/valentim/ensino/quimica1.htm (é bastante útil a consulta desta página!)
Why study chemistry?
• Porque é necessário para obter a graduação em Engenharia!!!
• Pela inúmeras aplicações no nosso dia-a-dia
•Diferentes disciplinas dependem da Química: materiais, reacção química, energia, ambiente, bioquímica, etc.
• Compreensão de aspectos ambientais: camada de ozono, chuva ácida, reacções nucleares, medicamentos, reciclagem, etc.
Ver lição de apresentação!
Planificação das aulas teóricas
1ª Semana 20/09 Apresentação; Química e Sociedade
2ª Semana 27/09 Ferramentas da Química I
3ª Semana 04/10 Ferramentas da Química II
4ª Semana 11/10 Ferramentas da Química III - Termoquímica
5ª Semana 18/10 Estrutura Atómica
6ª Semana 25/10 Tabela Periódica
7ª Semana 08/11 Ligação Química
8ª Semana 15/11 Estados da Matéria - Estado Gasoso
9ª Semana 22/11 (Cont.)Líquidos, Sólidos e Mudanças de Fase
10ª Semana 29/11 Propriedades Físicas das Soluções
11ª Semana 06/12 Equilíbrio Químico - Lei da Acção de Massas
12ª Semana 13/12 (Cont.) Equilíbrio Ácido-Base
13ª Semana 20/12 (Cont.) Equilíbrio de Solubilidade
Ferramentas básicas da Química
Química - É uma Ciência experimental que se ocupa do estudo da Matéria e das transformações que nela ocorrem.
Matéria: Tudo o que possui massa e ocupa espaço.
Substância pura: forma de matéria com composição bem definida e propriedades próprias. Exº: H2O, ouro, O2, etc..
Elementos: blocos básicos da matéria! Não podem ser decompostos por meios químicos em substâncias mais simples
Compostos: combinação de dois ou mais elementos unidos quimicamente em proporções bem definidas e constantes.
Misturas: combinação de duas ou mais substâncias que mantêm a sua identidade.
Homogéneas: Constituídas por uma única fase uniforme
Heterogéneas: múltiplas fases.
Classificação da Matéria
Transformações físicas: a identidade das substâncias não é alterada.
Transformações químicas: formação ou quebra de ligação química.
Elementos
Elements…
Elementos
Elements…
Estados da Matéria
Sólido Líquido Gasoso
Todas as substâncias podem, em princípio, existir em três estados:
Unidades do Sistema Internacional (SI)
Unidades de Base: comprimento (m); massa (kg); tempo (s), corrente (A); Temperatura (K); intensidade luminosa (cd); quantidade de substância (mol).
Unidades derivadas: exº volume (m3); força (N); energia (J), etc.
Conversão de unidades --> método do factor unitário
= 1300 kg/m3
= 1300 kg/ m3 (1 m3/ 1106 cm3) (1000 g/ 1 kg) =
= 1.3 g/ cm3
Propriedades dos materiais
Propriedades intensivas: não dependem da quantidade de matéria: exº densidade, temperatura…
Propriedades extensivas: dependem da quantidade de matéria: exº massa, volume…
Propriedades físicas: características que não alteram a composição química do material: exº ponto de fusão, temperatura, dureza, condutividade,..
Propriedades químicas: envolvem a mudança de composição química: exº reactividade química, combustão, polimerização, explosividade,….
Densidade….
Density - an Intensive, Physical Property
• For Most materials, density decreases with temperature as thevolume increases -- not so for water
If the density of ice at 0° C is 0.917 g / ml how much mass of ice isthere in 75 ml of ice? = m/V m = V = 0.91775 = 69
g
Teoria atómica
Dalton: elementos são constituídos por partículas pequenas, chamados átomos. Os átomos de um dado elemento são iguais, indivisíveis e indestrutíveis (Not true!!)
Estrutura do átomo
Thomson: electrões
Rutherford: protões e o núcleo.
Chadwick: neutrões.
The Nuclear Atom
Relações mássicas
Número atómico, Z: número de protões do núcleo.
Número de massa, A: número de protões + número de neutrões do núcleo.
Um átomo X é designado por
Isótopos: átomos de um mesmo elemento mas com diferente número de massa.
XAZ
Unidade de massa atómica: propriedade fundamental dos átomos. Por Convenção Internacional 1 u.m.a. é igual a 1/12 da massa de um átomo de carbono 12, C12
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Massa atómica: é a massa média pesada de um elemento, tendo em conta a abundância natural relativa dos isótopos desse elemento.
Relações mássicas
Mole, mol: Quantidade de substância que contem o mesmo número de entidades elementares (átomos, moléculas, iões ou outras partículas) quantos os átomos existentes em exactamente 12 g de carbono-12. 1 mol contem sempre o mesmo número de partículas.
Constante de Avogadro: NA 6.022 1023 mol-1
Massa molar: a massa em gramas de 1 mol de átomos de um elemento. A massa molar é a quantidade em gramas numericamente igual à massa atómica em u.m.a.
Moléculas, Iões e seus compostos
Molécula: agregado de pelo menos dois átomos ligados por forças químicas. É a mais pequena entidade em que uma substância pura, como o açúcar ou água, pode ser dividida e ainda reter a composição e propriedades químicas da substância. São representadas por fórmulas:
molecular: C2H6O
condensada: CH3CH2OH
estruturais:
Iões: Um ião é um átomo ou grupo de átomos que tem uma carga positiva ou negativa - monoatómicos ou poliatómicos.
Catiões: Al3+, Cu2+, NH4+, …..
Aniões: O2-, F-, CO32-, ….
Compostos
Compostos iónicos
Para escrever a fórmula de um composto iónico usamos a “regra do abraço”:o índice do catião é numericamente igual á carga do anião, e o índice do anião é numericamente igual à carga do catião.
Ca2+ + Cl- CaCl2 ; Al3+ + O2- Al2O3
Compostos moleculares: não-iónicos, resultam geralmente da combinação de dois elementos não-metálicos.
Massa molar de um composto: é a massa em gramas do número de Avogadro de moléculas (ou unidades de fórmula num composto iónico). Calcula-se pela soma das massas atómicas dos elementos constituintes.
Composição percentual dos Compostos
Composição percentual de um composto: é a percentagem em massa de cada elemento num composto.
Exº NH3
%N = (massa N/massa de NH3) x100 = (14.007/17.031)x100 = 82.24%
%H = (3xmassa de H/massa de NH3)x100 = 17.76%
Obtenção de fórmulas empíricas e moleculares:
--> converter massa em %
--> converter massa em número de moles
--> encontrar a razão entre o número de moles de cada elemento (permite obter a fórmula empírica)
--> a partir da massa molar, obter a fórmula molecular
Nomenclatura de compostos Inorgânicos
Compostos iónicos: muitos compostos iónicos são binários ou formados apenas por dois elementos. O primeiro elemento nomeado é o anião não-metálico, seguido do catião. O nome do anião obtém-se adicionando a terminação “eto”
A terminação em “eto” é também usada para alguns grupos aniónicos com elementos diferentes como o ião cianeto (CN-).
Com excepção do ião amónio (NH4+), todos os catiões com interesse derivam de
átomos de metais e recebem o nome dos seus elementos.
Exemplos:
NaCl : cloreto de sódio KBr : brometo de potássio
ZnI2 : iodeto de zinco Al2O3 : óxido de alumínio (!)
Nomenclatura de compostos Inorgânicos
Nomes e fórmulas de alguns catiões e aniões inorgânicos comunsCatião Anião___________________________________________________________
Amónio, NH4+ Carbonato, CO3
2-
Bário, Ba2+ Clorato, ClO3-
Cádmio, Cd2+ Cloreto, Cl-
Cálcio, Ca2+ Cromato, CrO42-
Césio, Cs+ Dicromato, Cr2O72-
Chumbo(II), Pb2+ Fluoreto, F-
Crómio, Cr3+ Hidreto, H-
Cobre(I) ou cuproso, Cu+ Hidrogenocarbonato ou bicarbonato, HCO3-
Cobre(II) ou cúprico, Cu2+ Iodeto, I-
Ferro(II) ou ferroso, Fe2+ Nitrato, NO3-
Ferro(III) ou férrico, Fe3+ Nitreto, N3-
Lítio, Li+ Óxido, O2-
Potássio, K+ Peróxido, O22-
Sódio, Na+ Sulfato, SO42-
Zinco, Zn2+ Sulfureto, S2-
Sistema de Stock:
FeCl2: cloreto de ferro (II)
FeCl3: cloreto de ferro (III)
Nomenclatura de compostos Inorgânicos
Compostos moleculares: Ao contrário dos compostos iónicos, os compostos moleculares contêm unidades moleculares discretas. A nomenclatura de compostos binários é semelhante aos compostos iónicos.
Exemplos: HCl : cloreto de hidrogénio; SiC: carboneto de silício
Para outros compostos utilizam-se os prefixos gregos para indicar o número de átomos de cada elemento na molécula:
Exemplos:
CO: monóxido de carbono CO2: dióxido de carbono
SO3: trióxido de enxofre PCl3: tricloreto de fósforo
Nomenclatura de compostos Inorgânicos
Ácidos e Bases: um ácido pode ser descrito como uma substância que liberta iões de hidrogénio, H+, quando dissolvida em água, enquanto uma base pode ser descrita como uma substância que cede iões hidróxido, OH-, quando dissolvida em água.
Aniões cujo nome termina em “eto” formam ácidos com uma terminação em “ico”
Exemplos:
F- ,fluoreto HF, ácido fluorídrico
Cl-, cloreto HCl, ácido clorídrico
CN-, cianeto HCN, ácido cianídrico
Nomenclatura de compostos Inorgânicos
Os oxoácidos são ácidos que contêm hidrogénio, oxigénio e um outro elemento.
Oxoácido Oxoanião
ácido “per---ico” “per--ato”
ácido “--ico” “--ato”
ácido “--oso” “--ito”
ácido “hipo--oso” “hipo--ito”
Remoção de todos os iões H+
+O
-O
-O
Nomenclatura de compostos Inorgânicos
Ácido AniãoHClO4 (ácido perclórico) ClO4
- (perclorato)HClO3 (ácido clórico) ClO3
- (clorato)HClO2 (ácido cloroso) ClO2
- (clorito)HClO (ácido hipocloroso) ClO- (hipoclorito)
Hidratos: são compostos que possuem um número específico de moléculas de água ligadas a si.
Exemplos:
BaCl2 ·2H2O dihidrato de cloreto de bárioMgSO4 ·7 H2O heptahidrato de sulfato de magnésio
Recomendações Finais
Utilizem estes “slides” em conjuntos com as vossa notas da lição!
Complementem o vosso estudo com a leitura do Capítulo 1 e 2 do Chang (R.Chang, Química, 8ª ed., McGraw-Hill, Lisboa, 2005)
Resolvam os exercícios da 1ª série!
Boa semana!