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CENTRO UNIVERSITAacuteRIO DE MARINGAacute ndash CESUMAR
NIVELAMENTO DE QUIacuteMICA
MARINGAacute
2009
UNIDADE I Teoria Atocircmica
Teoria Atocircmica - Introduccedilatildeo - Mateacuteria - Modelo Atocircmico Moderno - Configuraccedilatildeo Eletrocircnica - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Os cientistas utilizam fatos isto eacute um certo nuacutemero de observaccedilotildees e resultados experimentais Mas quando uma teoria alcanccedila certo grau de generalizaccedilatildeo e complexidade eacute praticamente impossiacutevel ter a certeza de que todos os fatos (ou inclusive todos os tipos de fatos) pertinentes tenham sido levados em conta Como diriam os filoacutesofos os homens de ciecircncia movem-se na finitude Seu desejo eacute produzir teorias vaacutelidas para uma infinidade de fenocircmenos Mas na praacutetica natildeo estatildeo nunca seguros de ter considerado todos os fatos uacuteteis e justamente por isso as teorias mais bem confirmadas continuam sendo precaacuterias fraacutegeis Todos os discursos portanto que tendem a desconsiderar essa questatildeo ocultam algo de noacutes Eles fazem uma publicidade abusiva da ciecircncia ao apresentar os fatos como uma espeacutecie de prova maacutexima de sua verdade Ao mesmo tempo estatildeo empobrecendo o que tantas vezes chamamos a aventura cientiacutefica Realmente se precisasse soacute consultar os fatos a pesquisa perderia seu encanto seu lado excitante Ao acumular cegamente os dados e ao utilizar os computadores os homens de ciecircncia obteriam mecanicamente as boas teorias Mas certamente natildeo foi trabalhando com este espiacuterito que por exemplo Galileu Darwin Pasteur ou Einstein desenvolveram suas teorias Eacute verdade que em alguns casos pode-se ter a impressatildeo de que a teoria foi totalmente comprovada mediante os fatos Assim a afirmaccedilatildeo de que a Terra eacute esfeacuterica (ou quase esfeacuterica) teve primeiro o status de uma teoria os saacutebios antigos chegaram a essa ideacuteia atraveacutes da reflexatildeo e da especulaccedilatildeo Mais tarde essa teoria foi brilhantemente confirmada Todos noacutes hoje em dia vemos fotografias que mostram literalmente a esfericidade (ou quase esfericidade) do nosso planeta Mas aqui estaacute o paradoxo jaacute natildeo se trata de uma teoria Para noacutes eacute um fato Resultado alentador uma vez que nos indica que as especulaccedilotildees cientiacuteficas podem levar-nos a conhecimentos reais As teorias natildeo satildeo verdadeiras de uma maneira absoluta a natildeo ser quando jaacute natildeo satildeo mais teorias
MATEacuteRIA
Constituiccedilatildeo da Mateacuteria
Podemos definir mateacuteria como sendo tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no espaccedilo Toda mateacuteria eacute formada por pequenas partiacuteculas designadas aacutetomos Satildeo exemplos de mateacuterias o ferro a madeira a aacutegua e existem mateacuterias que natildeo podem ser vistas como eacute o caso do ar que respiramos
Classificaccedilatildeo da mateacuteria
O sangue eacute uma mistura heterogecircnea
A mateacuteria pode se agrupar atraveacutes dos aacutetomos e formar os mais variados produtos que se classificam em substacircncias ou misturas As substacircncias se diferem em dois tipos de acordo com suas composiccedilotildees Substacircncias simples essas apresentam apenas um elemento ou seja apenas um tipo de aacutetomo que pode estar agrupado em moleacuteculas ou isolado Exemplos Hidrogecircnio (H2) e Heacutelio (He) Repare que o nome da substacircncia simples pode ser o mesmo do elemento que a constitui ou pode ser diferente como eacute o caso do Gaacutes Ozocircnio (O3) Substacircncias compostas tambeacutem chamadas de compostos essas substacircncias satildeo formadas por mais de um elemento quiacutemico Exemplos Aacutegua (H20) Gaacutes cianiacutedrico (HCN) Gaacutes carbocircnico (CO2) Amocircnia (NH3) Observaccedilatildeo importante A substacircncia pura eacute aquela que apresenta apenas um tipo de moleacutecula seja ela simples ou composta Exemplificando ficaria assim Oxigecircnio (O2) - substacircncia pura simples Metano (CH4) ndash substacircncia pura composta Misturas quando a moleacutecula apresenta mais de uma substacircncia eacute chamada de mistura A aacutegua oxigenada eacute um exemplo pois ela conteacutem aacutegua (H2O) e peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) As misturas podem se classificar em Misturas homogecircneas ou heterogecircneas Antes de prosseguir eacute preciso saber o que eacute fase Eacute quando observamos uma determinada mistura a olho nu e vemos apenas um aspecto uniforme de cada fraccedilatildeo Se por exemplo forem colocados em um recipiente areia aacutegua e oacuteleo veremos que a mistura possui trecircs fases Misturas homogecircneas essas misturas apresentam uma uacutenica fase Quando
misturamos aacutegua e aacutelcool nem com o auxiacutelio de um microscoacutepico poderiacuteamos ver a separaccedilatildeo dos dois liacutequidos dizemos entatildeo que a mistura possui uma soacute fase ou seja eacute uma mistura homogecircnea Misturas heterogecircneas satildeo misturas que apresentam mais de uma fase temos o exemplo da aacutegua e do oacuteleo quando se misturam Seria faacutecil perceber nesse caso o aspecto visual heterogecircneo - a aacutegua se separa completamente do oacuteleo - sendo assim a mistura se torna heterogecircnea porque vemos nela duas fases Vejamos os exemplos 1 O leite eacute uma mistura homogecircnea quando observamos a olho nu mas com o auxiacutelio de um microscoacutepico eacute possiacutevel perceber gotiacuteculas de gordura em suspensatildeo e quando aquecemos o leite elas se unem formando a nata 2 A fumaccedila que polui o meio ambiente quando observada ao microscoacutepico mostra minuacutesculas partiacuteculas de carvatildeo suspensas 3 O granito eacute formado por quartzo feldspato e mica possui trecircs fases eacute portanto uma mistura heterogecircnea
Pedra de granito
Transformaccedilotildees da Mateacuteria
Solidificaccedilatildeo da aacutegua fenocircmeno fiacutesico
Toda e qualquer modificaccedilatildeo que ocorre com a mateacuteria pode ser considerada
um fenocircmeno e eles satildeo classificados em fenocircmenos fiacutesicos e quiacutemicos
Fenocircmenos Fiacutesicos a substacircncia pela qual a mateacuteria eacute formada natildeo passa por
transformaccedilatildeo alguma ou seja natildeo passa por mudanccedilas Sendo assim sua forma
seu tamanho sua aparecircncia podem mudar mas natildeo sua composiccedilatildeo
Exemplo Solidificaccedilatildeo da aacutegua A substacircncia no caso a aacutegua estava no estado
liacutequido e passou para o estado soacutelido sua forma e tamanho mudaram mas seus
constituintes natildeo
Fenocircmenos Quiacutemicos a composiccedilatildeo da mateacuteria passa por mudanccedilas ou seja
uma ou mais substacircncias se alteram dando origem a compostos diferentes
Mas como saber se uma determinada mateacuteria passou por alguma transformaccedilatildeo
quiacutemica Eacute faacutecil A formaccedilatildeo de uma nova substacircncia pode ser identificada pelos
seguintes fenocircmenos Alteraccedilatildeo na cor Exemplo quando queimamos o papel ele
passa de branco para preto eacute uma transformaccedilatildeo em seu estado quiacutemico
Surgimento de chama ou luminosidade Exemplo queima do aacutelcool
Efervescecircncia (liberaccedilatildeo de um gaacutes) Exemplo quando dissolvemos um antiaacutecido
estomacal em aacutegua
MODELO ATOcircMICO MODERNO
Evoluccedilatildeo do modelo atocircmico
Aacutetomo moderno
Modelos atocircmicos foram sugeridos desde a Antiguumlidade por gregos como Demoacutecrito de Abdera (420 aC) e Leucipo (450 aC) que jaacute afirmavam que a mateacuteria era composta por pequenas partiacuteculas que receberam a denominaccedilatildeo de aacutetomo palavra que em grego significa indivisiacutevel Esse modelo eacute um modelo filosoacutefico sem forma definida e sem nuacutecleo e natildeo tem nenhuma base cientiacutefica
Desde entatildeo passou por modelos propostos por Dalton (1803) e por Thomson (1898) ateacute chegar ao modelo mais atual que foi criado por Rutherford em 1911 Segundo ele o aacutetomo consiste em um nuacutecleo pequeno que compreende toda a carga positiva e praticamente a massa do aacutetomo e tambeacutem de uma regiatildeo extranuclear que eacute um espaccedilo vazio onde soacute existem eleacutetrons distribuiacutedos Mais tarde em 1914 Rutherford conceituou o nuacutecleo atocircmico que eacute uma partiacutecula que tem uma massa maior que a do eleacutetron mas se tratando da carga o nuacutecleo e o eleacutetron possuem cargas iguais mas de sinais opostos Os eleacutetrons possuem carga negativa e o nuacutecleo possui carga positiva Rutherford em 1920 afirmou que essa carga positiva deve-se agrave presenccedila de proacutetons nome proposto por ele Em 1913 o aacutetomo passou por um aperfeiccediloamento realizado pelo fiacutesico dinamarquecircs Niels Bohr que dividiu a eletrosfera em sete camadas chamadas atualmente de camadas de valecircncia
Modelo atual
1 Nuacutecleo = proacutetons + necircutrons 2 No de proacutetons = No atocircmico (Z) caracteriza o elemento 3 Massa do proacuteton = massa do necircutron 4 (No de proacutetons) + (No de necircutrons) = massa atocircmica (A) 5 Massa do eleacutetron = despreziacutevel
DISTRIBUICcedilAtildeO ELETROcircNICA
Os eleacutetrons estatildeo distribuiacutedos em camadas ao redor do nuacutecleo Admite-se a existecircncia de 7 camadas eletrocircnicas designados pelas letras maiuacutesculas KLMNOP e Q Agrave medida que as camadas se afastam do nuacutecleo aumenta a energia dos eleacutetrons nelas localizados As camadas da eletrosfera representam os niacuteveis de energia da eletrosfera Assim as camadas KLMNO P e Q constituem os 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm e 7ordm niacuteveis de energia respectivamente Por meio de meacutetodos experimentais os quiacutemicos concluiacuteram que o nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada camada ou niacutevel de energia eacute
Niacutevel de energia Camada Nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons 1ordm K 2 2ordm L 8 3ordm M 18 4ordm N 32 5ordm O 32 6ordm P 18 7ordm Q 2 (alguns autores admitem ateacute 8)
Em cada camada ou niacutevel de energia os eleacutetrons se distribuem em subcamadas ou subniacuteveis de energia representados pelas letras spdf em ordem crescente de energia O nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada subcamada ou subnivel de energia tambeacutem foi determinado experimentalmente
energia crescente ----------------------------------gt
Subniacutevel s p d f Nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons 2 6 10 14
O nuacutemero de subniacuteveis que constituem cada niacutevel de energia depende do nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada niacutevel Assim como no 1ordm niacutevel cabem no maacuteximo 2 eleacutetrons esse niacutevel apresenta apenas um subniacutevel s no qual cabem os 2 eleacutetrons O subniacutevel s do 1ordm niacutevel de energia eacute representado por 1s Como no 2ordm niacutevel cabem no maacuteximo 8 eleacutetrons o 2ordm niacutevel eacute constituiacutedo de um subniacutevel s no qual cabem no maacuteximo 2 eleacutetrons e um subniacutevel p no qual cabem no maacuteximo 6 eleacutetrons Desse modo o 2ordm niacutevel eacute formado de dois subniacuteveis representados por 2s e 2p e assim por diante
Resumindo
Niacutevel Camada Nordm maacuteximo de eleacutetrons Subniacuteveis conhecidos 1ordm K 2 1s 2ordm L 8 2s e 2p 3ordm M 18 3s 3p e 3d 4ordm N 32 4s 4p 4d e 4f 5ordm O 32 5s 5p 5d e 5f 6ordm P 18 6s 6p e 6d 7ordm Q 2 (alguns autores admitem ateacute 8) 7s 7p
Linus Gari Pauling (1901-1994) quiacutemico americano elaborou um dispositivo praacutetico que permite colocar todos os subniacuteveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia Eacute o processo das diagonais denominado diagrama de Pauling representado a seguir A ordem crescente de energia dos subniacuteveis eacute a ordem na sequumlecircncia das diagonais
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d ---------------------------------------------------------------------gt ordem crescente de energia Acompanhe os exemplos de distribuiccedilatildeo eletrocircnica 1 - Distribuir os eleacutetrons do aacutetomo normal de manganecircs (Z=25) em ordem de camada Soluccedilatildeo Se Z=25 isto significa que no aacutetomo normal de manganecircs haacute 25 eleacutetrons Aplicando o diagrama de Pauling teremos 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
Resposta K=2 L=8 M=13 N=2 2 - Distribuir os eleacutetrons do aacutetomo normal de xenocircnio (Z=54) em ordem de camada Soluccedilatildeo 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p6 5s2 4d105p6
Resposta K=2 L=8 M=18 N=18 O=8
EXERCIacuteCIOS
1) Conte o nuacutemero de aacutetomos de cada moleacutecula e calcule o seu peso molecular C2H6O Ca3(PO4)2 O2 NH3 CO2 Fe2(SO4)3 (NH4)2SO4 Mn2O7 Na2CO3 Na2SO4 H2O Fe2(CO3)3
9
2) O aacutetomo de caacutelcio (Ca) tem 20 proacutetons e o de zinco (Zn) tem 30 Qual deles possui maior nuacutemero de necircutrons Justifique
3) Um aacutetomo apresenta 15 proacutetons e 12 necircutrons Qual o valor da massa atocircmica
e o nuacutemero atocircmico
4) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica do iacuteon de soacutedio (Na+) sabendo que o nuacutemero
atocircmico do soacutedio eacute 11
5) Um aacutetomo tem 15 proacutetons e 17 necircutrons Qual eacute seu nuacutemero de massas
6) Se um aacutetomo tem nuacutemero de massa 36 e nuacutemero atocircmico 17 quantos necircutrons contecircm
7) Com a ajuda de uma Tabela Perioacutedica escreva o siacutembolo dos seguintes
elementos
a) alumiacutenio b) chumbo c) prata d) oxigecircnio e) potaacutessio f) carbono
g) bromo h) enxofre i) soacutedio
8) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica dos seguintes aacutetomos de acordo com o diagrama de Pauling a) Al (Z=13) b) Br (Z=35) c) Xe (Z=54 d) Pb (Z=82) e) Se(Z=34)
9) Complete o quadro abaixo elemento siacutembolo Z A proacutetons necircutrons eleacutetrons
soacutedio 11 12
cobalto 60 27
fluacuteor 9 10
uracircnio 92 238
carbono 8 6
10) Um elemento cujo aacutetomo possui 20 necircutrons e apresenta distribuiccedilatildeo eletrocircnica no estado fundamental 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 tem
a) nuacutemero atocircmico 20 e nuacutemero de massa 39
10
b) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 20 c) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 20 d) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 39 e) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 19
11) Como eacute a distribuiccedilatildeo eletrocircnica geneacuterica para a uacuteltima camada dos elementos dos Grupos IA IIA IIA IVA VA VIA VIIA e VIIIA 12) O subniacutevel 4s1 eacute o mais energeacutetico de um aacutetomo Determine
a) o nuacutemero total de eleacutetrons desse aacutetomo b) o nuacutemero de camadas c) o nuacutemero atocircmico
13) Qual o nuacutemero atocircmico do elemento que possui na uacuteltima camada eletrocircnica os seguintes subniacuteveis 4s2 4p5 14) Analise o elemento que apresenta nuacutemero de massa 31 e 16 necircutrons e responda os quesitos a seguir
a)Qual o seu nuacutemero atocircmico b)Qual a sua distribuiccedilatildeo eletrocircnica por subniacutevel c)Quantas camadas esse elemento tem d)Qual eacute a sua uacuteltima camada (em letra K L M N O P Q)
15) Quantos eleacutetrons podem no maacuteximo os subniacuteveis abaixo
a) subniacutevel s b) subniacutevel p c) subniacutevel d d) subniacutevel f
UNIDADE II Tabela Perioacutedica
Tabela Perioacutedica - Introduccedilatildeo
- Propriedades da Tabela Perioacutedica - Propriedades Perioacutedicas - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Tabela perioacutedica dos elementos quiacutemicos eacute a disposiccedilatildeo sistemaacutetica dos elementos na forma de uma tabela em funccedilatildeo de suas propriedades Eacute muito uacutetil para se preverem as caracteriacutesticas e tendecircncias dos aacutetomos Permite por exemplo prever o comportamento de aacutetomos e das moleacuteculas deles formadas ou entender porque certos aacutetomos satildeo extremamente reativos enquanto outros satildeo praticamente inertes etc Permite prever propriedades como eletronegatividade raio iocircnico energia de ionizaccedilatildeo etc Daacute enfim fazer inferecircncias quimicas plausiacuteveis A forma claacutessica tradicional eacute a bidimensional Haacute poreacutem vaacuterias outras formas propostas com topologia tridimensional e formatos diversos
PROPRIEDADES DA TABELA PERIOacuteDICA
A Tabela Perioacutedica surgiu devido agrave crescente descoberta de elementos quiacutemicos e suas propriedades os quais necessitavam ser organizados segundo suas caracteriacutesticas Ateacute 1800 aproximadamente 30 elementos eram conhecidos nos dias de hoje a Tabela Perioacutedica consta com 118 elementos Vejam soacute como ela cresceu Com a Tabela Perioacutedica podemos analisar uma seacuterie de propriedades dos elementos Um quiacutemico sempre a tem em matildeos Mas por que seraacute que ela tem esse nome
11
O nome Tabela Perioacutedica eacute devido agrave periodicidade ou seja agrave repeticcedilatildeo de propriedades de intervalos em intervalos como por exemplo ocorre com as fases da lua que mudam durante o mecircs e se repetem mecircs apoacutes mecircs A base da classificaccedilatildeo perioacutedica atual eacute a tabela de Mendeleev com a diferenccedila de que as propriedades dos elementos variam periodicamente com seus nuacutemeros atocircmicos e natildeo com os pesos atocircmicos como era a classificaccedilatildeo feita por Mendeleev A Tabela Perioacutedica atual conteacutem 118 elementos distribuiacutedos em 7 linhas horizontais cada uma sendo chamada de periacuteodo Os elementos pertencentes ao mesmo periacuteodo possuem o mesmo nuacutemero de camadas de eleacutetrons Vamos verificar
K 2 K 2 K 2
L 1 L 4 L 8
Viu soacute o liacutetio o carbono e o neocircnio possuem 2 camadas (K e L) portanto satildeo do segundo periacuteodo As linhas verticais da Tabela Perioacutedica satildeo denominadas de famiacutelias e estatildeo divididas em 18 colunas Os elementos quiacutemicos que estatildeo na mesma coluna na Tabela Perioacutedica possuem propriedades quiacutemicas e fiacutesicas semelhantes A famiacutelia eacute caracterizada pelos eleacutetrons do subniacutevel mais energeacutetico portanto os elementos de uma mesma famiacutelia apresentam a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada Vamos verificar alguns exemplos
O beriacutelio e o caacutelcio tem a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada isto eacute s2 portanto ambos pertencem agrave famiacutelia 2A ou 2 Algumas colunas possuem nomes especiais Vamos conhecer quais satildeo elas
12Famiacutelia 1 (1A) - Alcalinos
13
Os
elementos da Tabela Perioacutedica podem ser classificados como
Famiacutelia 2 (2A) - Alcalino-terrosos
Famiacutelia 13 (3A) - Famiacutelia do boro
Famiacutelia 14 (4A) - Famiacutelia do carbono
Famiacutelia 15 (5A) - Famiacutelia do nitrogecircnio
Famiacutelia 16 (6A) - Calcogecircnios
Famiacutelia 17 (7A) - Halogecircnios
Famiacutelia 18 (Zero) - Gases Nobres
Metais Eles satildeo a maioria dos elementos da tabela Satildeo bons condutores
de eletricidade e calor maleaacuteveis e duacutecteis possuem brilho metaacutelico caracteriacutestico e satildeo soacutelidos com exceccedilatildeo do mercuacuterio
Natildeo-Metais Satildeo os mais abundantes na natureza e ao contraacuterio dos metais natildeo satildeo bons condutores de calor e eletricidade natildeo satildeo maleaacuteveis e duacutecteis e natildeo possuem brilho como os metais
Gases Nobres Satildeo no total 6 elementos e sua caracteriacutestica mais importante eacute a ineacutercia quiacutemica
Hidrogecircnio O hidrogecircnio eacute um elemento considerado agrave parte por ter um comportamento uacutenico
PROPRIEDADES PERIOacuteDICAS
Aperioacutedicas satildeo aquelas que soacute aumentam ou soacute diminuem com o aumento do nuacutemero atocircmico Ex nuacutemero de eleacutetrons calor especIacutefico Perioacutedicas satildeo aquelas que crescem e decrescem seguidamente agrave medida que aumenta o nuacutemero atocircmico As principais propriedades perioacutedicas satildeo
Raio Atocircmico eacute a metade da distacircncia entre dois nuacutecleos de aacutetomos do mesmo elemento Nas famiacutelias os raios atocircmicos aumentam de cima para baixo pois aumentam os niacuteveis de energia (camadas) Nos periacuteodos os raios atocircmicos aumentam da direita para esquerda pois agrave medida que Z aumenta o nuacutemero de camadas permanece constante aumentando a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera diminuindo o raio atocircmico
Raio Atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo eacute a energia necessaacuteria para retirar um eleacutetron de um aacutetomo (ou iacuteon) no estado gasoso Quanto menor o raio atocircmico maior a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera e consequumlentemente maior o potencial de ionizaccedilatildeo Logo o potencial de ionizaccedilatildeo varia
opostamente ao raio atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo
Afinidade Eletrocircnica eacute a quantidade de energia liberada quando um aacutetomo
isolado no estado gasoso recebe um eleacutetron A afinidade eletrocircnica varia da mesma
forma que a energia de ionizaccedilatildeo
14
Eletronegatividade eacute a capacidade que um aacutetomo possui de atrair o par de
eleacutetrons compartilhado com outro aacutetomo A eletronegatividade varia da mesma
forma que o potencial
de ionizaccedilatildeo
Eletronegatividade
Eletropositividade ou Caraacuteter metaacutelico eacute a capacidade que um aacutetomo possui de doar eleacutetrons A eletropositividade varia opostamente agrave eletronegatividade
Outras Propriedades Perioacutedicas
15
EXERCIacuteCIOS
1) Escolha a espeacutecie com maior energia de ionizaccedilatildeo a) Li b) Be c) C d) N e) Ne
2) Assinale a alternativa que conteacutem a espeacutecie de maior Raio Iocircnico a) Na1+ b) Mg2+ c) Al3+ d) S2- e) Cl1- 3) Qual o elemento de maior afinidade eletrocircnica a) oxigecircnio b) nitrogecircnio c) fluacuteor d) cloro e) neocircnio 4) Qual eacute o nuacutemero de eleacutetrons de valecircncia presente no seguinte aacutetomo de Fe a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 5) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior energia de ionizaccedilatildeo a) Ne b) F c) O d) C e) Li 6) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior eletronegatividade a) Ne b) F c) O d) C e) Li 7) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior Raio Atocircmico a) Ne b) F c) O d) C e) Li
8) Um elemento quiacutemico encontra-se no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica Quantas camadas eletrocircnicas devem existir na eletrosfera de seus aacutetomos
9) Onde estaacute localizado na tabela perioacutedica o elemento de nuacutemero atocircmico 31
a) famiacutelia do carbono b) coluna 5A c) 3ordm periacuteodo d) grupo 13 e) famiacutelia dos calcogecircnios
10) Um determinado elemento quiacutemico estaacute situado no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica e pertence agrave famiacutelia dos calcogecircnios Qual o seu nuacutemero atocircmico a) 16 b) 17 c) 33
16
17
d) 34 e) 53 11) Um aacutetomo tem A=81 e 46 necircutrons apresenta X eleacutetrons no niacutevel mais externo e estaacute localizado no grupo Y da tabela perioacutedica Qual o valor de X e Y respectivamente a) 6 16 b) 7 17 c) 5 15 d) 6 17 e) 7 16
12) Resolva a questatildeo com base na anaacutelise das afirmativas a seguir
I- Em um mesmo periacuteodo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de niacuteveis II- Os elementos da coluna 2A apresentam na uacuteltima camada a configuraccedilatildeo ns2 III- Quando o subniacutevel mais energeacutetico eacute tipo s ou p o elemento eacute de transiccedilatildeo IV- Em um mesmo grupo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de camadas
Quantas afirmativas estatildeo corretas a) nenhuma b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13) Considere um elemento R cujo subniacutevel mais energeacutetico eacute o 4p3 Qual o periacuteodo e coluna da tabela perioacutedica esse elemento estaacute localizado a) 4ordm coluna 3A b) 4ordm coluna 4A c) 4ordm coluna 5A d) 5ordm coluna 6A e) 5ordm coluna 5A 14) O aacutetomo elemento quiacutemico X localizado na famiacutelia dos calcogecircnios e no 4ordm periacuteodo do sistema perioacutedico tem 45 necircutrons Assinale o nuacutemero de massa de X a) 34 b) 45 c) 79 d) 80 e) 81
18
15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
19
UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
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a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
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Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
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PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
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Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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UNIDADE I Teoria Atocircmica
Teoria Atocircmica - Introduccedilatildeo - Mateacuteria - Modelo Atocircmico Moderno - Configuraccedilatildeo Eletrocircnica - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Os cientistas utilizam fatos isto eacute um certo nuacutemero de observaccedilotildees e resultados experimentais Mas quando uma teoria alcanccedila certo grau de generalizaccedilatildeo e complexidade eacute praticamente impossiacutevel ter a certeza de que todos os fatos (ou inclusive todos os tipos de fatos) pertinentes tenham sido levados em conta Como diriam os filoacutesofos os homens de ciecircncia movem-se na finitude Seu desejo eacute produzir teorias vaacutelidas para uma infinidade de fenocircmenos Mas na praacutetica natildeo estatildeo nunca seguros de ter considerado todos os fatos uacuteteis e justamente por isso as teorias mais bem confirmadas continuam sendo precaacuterias fraacutegeis Todos os discursos portanto que tendem a desconsiderar essa questatildeo ocultam algo de noacutes Eles fazem uma publicidade abusiva da ciecircncia ao apresentar os fatos como uma espeacutecie de prova maacutexima de sua verdade Ao mesmo tempo estatildeo empobrecendo o que tantas vezes chamamos a aventura cientiacutefica Realmente se precisasse soacute consultar os fatos a pesquisa perderia seu encanto seu lado excitante Ao acumular cegamente os dados e ao utilizar os computadores os homens de ciecircncia obteriam mecanicamente as boas teorias Mas certamente natildeo foi trabalhando com este espiacuterito que por exemplo Galileu Darwin Pasteur ou Einstein desenvolveram suas teorias Eacute verdade que em alguns casos pode-se ter a impressatildeo de que a teoria foi totalmente comprovada mediante os fatos Assim a afirmaccedilatildeo de que a Terra eacute esfeacuterica (ou quase esfeacuterica) teve primeiro o status de uma teoria os saacutebios antigos chegaram a essa ideacuteia atraveacutes da reflexatildeo e da especulaccedilatildeo Mais tarde essa teoria foi brilhantemente confirmada Todos noacutes hoje em dia vemos fotografias que mostram literalmente a esfericidade (ou quase esfericidade) do nosso planeta Mas aqui estaacute o paradoxo jaacute natildeo se trata de uma teoria Para noacutes eacute um fato Resultado alentador uma vez que nos indica que as especulaccedilotildees cientiacuteficas podem levar-nos a conhecimentos reais As teorias natildeo satildeo verdadeiras de uma maneira absoluta a natildeo ser quando jaacute natildeo satildeo mais teorias
MATEacuteRIA
Constituiccedilatildeo da Mateacuteria
Podemos definir mateacuteria como sendo tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no espaccedilo Toda mateacuteria eacute formada por pequenas partiacuteculas designadas aacutetomos Satildeo exemplos de mateacuterias o ferro a madeira a aacutegua e existem mateacuterias que natildeo podem ser vistas como eacute o caso do ar que respiramos
Classificaccedilatildeo da mateacuteria
O sangue eacute uma mistura heterogecircnea
A mateacuteria pode se agrupar atraveacutes dos aacutetomos e formar os mais variados produtos que se classificam em substacircncias ou misturas As substacircncias se diferem em dois tipos de acordo com suas composiccedilotildees Substacircncias simples essas apresentam apenas um elemento ou seja apenas um tipo de aacutetomo que pode estar agrupado em moleacuteculas ou isolado Exemplos Hidrogecircnio (H2) e Heacutelio (He) Repare que o nome da substacircncia simples pode ser o mesmo do elemento que a constitui ou pode ser diferente como eacute o caso do Gaacutes Ozocircnio (O3) Substacircncias compostas tambeacutem chamadas de compostos essas substacircncias satildeo formadas por mais de um elemento quiacutemico Exemplos Aacutegua (H20) Gaacutes cianiacutedrico (HCN) Gaacutes carbocircnico (CO2) Amocircnia (NH3) Observaccedilatildeo importante A substacircncia pura eacute aquela que apresenta apenas um tipo de moleacutecula seja ela simples ou composta Exemplificando ficaria assim Oxigecircnio (O2) - substacircncia pura simples Metano (CH4) ndash substacircncia pura composta Misturas quando a moleacutecula apresenta mais de uma substacircncia eacute chamada de mistura A aacutegua oxigenada eacute um exemplo pois ela conteacutem aacutegua (H2O) e peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) As misturas podem se classificar em Misturas homogecircneas ou heterogecircneas Antes de prosseguir eacute preciso saber o que eacute fase Eacute quando observamos uma determinada mistura a olho nu e vemos apenas um aspecto uniforme de cada fraccedilatildeo Se por exemplo forem colocados em um recipiente areia aacutegua e oacuteleo veremos que a mistura possui trecircs fases Misturas homogecircneas essas misturas apresentam uma uacutenica fase Quando
misturamos aacutegua e aacutelcool nem com o auxiacutelio de um microscoacutepico poderiacuteamos ver a separaccedilatildeo dos dois liacutequidos dizemos entatildeo que a mistura possui uma soacute fase ou seja eacute uma mistura homogecircnea Misturas heterogecircneas satildeo misturas que apresentam mais de uma fase temos o exemplo da aacutegua e do oacuteleo quando se misturam Seria faacutecil perceber nesse caso o aspecto visual heterogecircneo - a aacutegua se separa completamente do oacuteleo - sendo assim a mistura se torna heterogecircnea porque vemos nela duas fases Vejamos os exemplos 1 O leite eacute uma mistura homogecircnea quando observamos a olho nu mas com o auxiacutelio de um microscoacutepico eacute possiacutevel perceber gotiacuteculas de gordura em suspensatildeo e quando aquecemos o leite elas se unem formando a nata 2 A fumaccedila que polui o meio ambiente quando observada ao microscoacutepico mostra minuacutesculas partiacuteculas de carvatildeo suspensas 3 O granito eacute formado por quartzo feldspato e mica possui trecircs fases eacute portanto uma mistura heterogecircnea
Pedra de granito
Transformaccedilotildees da Mateacuteria
Solidificaccedilatildeo da aacutegua fenocircmeno fiacutesico
Toda e qualquer modificaccedilatildeo que ocorre com a mateacuteria pode ser considerada
um fenocircmeno e eles satildeo classificados em fenocircmenos fiacutesicos e quiacutemicos
Fenocircmenos Fiacutesicos a substacircncia pela qual a mateacuteria eacute formada natildeo passa por
transformaccedilatildeo alguma ou seja natildeo passa por mudanccedilas Sendo assim sua forma
seu tamanho sua aparecircncia podem mudar mas natildeo sua composiccedilatildeo
Exemplo Solidificaccedilatildeo da aacutegua A substacircncia no caso a aacutegua estava no estado
liacutequido e passou para o estado soacutelido sua forma e tamanho mudaram mas seus
constituintes natildeo
Fenocircmenos Quiacutemicos a composiccedilatildeo da mateacuteria passa por mudanccedilas ou seja
uma ou mais substacircncias se alteram dando origem a compostos diferentes
Mas como saber se uma determinada mateacuteria passou por alguma transformaccedilatildeo
quiacutemica Eacute faacutecil A formaccedilatildeo de uma nova substacircncia pode ser identificada pelos
seguintes fenocircmenos Alteraccedilatildeo na cor Exemplo quando queimamos o papel ele
passa de branco para preto eacute uma transformaccedilatildeo em seu estado quiacutemico
Surgimento de chama ou luminosidade Exemplo queima do aacutelcool
Efervescecircncia (liberaccedilatildeo de um gaacutes) Exemplo quando dissolvemos um antiaacutecido
estomacal em aacutegua
MODELO ATOcircMICO MODERNO
Evoluccedilatildeo do modelo atocircmico
Aacutetomo moderno
Modelos atocircmicos foram sugeridos desde a Antiguumlidade por gregos como Demoacutecrito de Abdera (420 aC) e Leucipo (450 aC) que jaacute afirmavam que a mateacuteria era composta por pequenas partiacuteculas que receberam a denominaccedilatildeo de aacutetomo palavra que em grego significa indivisiacutevel Esse modelo eacute um modelo filosoacutefico sem forma definida e sem nuacutecleo e natildeo tem nenhuma base cientiacutefica
Desde entatildeo passou por modelos propostos por Dalton (1803) e por Thomson (1898) ateacute chegar ao modelo mais atual que foi criado por Rutherford em 1911 Segundo ele o aacutetomo consiste em um nuacutecleo pequeno que compreende toda a carga positiva e praticamente a massa do aacutetomo e tambeacutem de uma regiatildeo extranuclear que eacute um espaccedilo vazio onde soacute existem eleacutetrons distribuiacutedos Mais tarde em 1914 Rutherford conceituou o nuacutecleo atocircmico que eacute uma partiacutecula que tem uma massa maior que a do eleacutetron mas se tratando da carga o nuacutecleo e o eleacutetron possuem cargas iguais mas de sinais opostos Os eleacutetrons possuem carga negativa e o nuacutecleo possui carga positiva Rutherford em 1920 afirmou que essa carga positiva deve-se agrave presenccedila de proacutetons nome proposto por ele Em 1913 o aacutetomo passou por um aperfeiccediloamento realizado pelo fiacutesico dinamarquecircs Niels Bohr que dividiu a eletrosfera em sete camadas chamadas atualmente de camadas de valecircncia
Modelo atual
1 Nuacutecleo = proacutetons + necircutrons 2 No de proacutetons = No atocircmico (Z) caracteriza o elemento 3 Massa do proacuteton = massa do necircutron 4 (No de proacutetons) + (No de necircutrons) = massa atocircmica (A) 5 Massa do eleacutetron = despreziacutevel
DISTRIBUICcedilAtildeO ELETROcircNICA
Os eleacutetrons estatildeo distribuiacutedos em camadas ao redor do nuacutecleo Admite-se a existecircncia de 7 camadas eletrocircnicas designados pelas letras maiuacutesculas KLMNOP e Q Agrave medida que as camadas se afastam do nuacutecleo aumenta a energia dos eleacutetrons nelas localizados As camadas da eletrosfera representam os niacuteveis de energia da eletrosfera Assim as camadas KLMNO P e Q constituem os 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm e 7ordm niacuteveis de energia respectivamente Por meio de meacutetodos experimentais os quiacutemicos concluiacuteram que o nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada camada ou niacutevel de energia eacute
Niacutevel de energia Camada Nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons 1ordm K 2 2ordm L 8 3ordm M 18 4ordm N 32 5ordm O 32 6ordm P 18 7ordm Q 2 (alguns autores admitem ateacute 8)
Em cada camada ou niacutevel de energia os eleacutetrons se distribuem em subcamadas ou subniacuteveis de energia representados pelas letras spdf em ordem crescente de energia O nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada subcamada ou subnivel de energia tambeacutem foi determinado experimentalmente
energia crescente ----------------------------------gt
Subniacutevel s p d f Nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons 2 6 10 14
O nuacutemero de subniacuteveis que constituem cada niacutevel de energia depende do nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada niacutevel Assim como no 1ordm niacutevel cabem no maacuteximo 2 eleacutetrons esse niacutevel apresenta apenas um subniacutevel s no qual cabem os 2 eleacutetrons O subniacutevel s do 1ordm niacutevel de energia eacute representado por 1s Como no 2ordm niacutevel cabem no maacuteximo 8 eleacutetrons o 2ordm niacutevel eacute constituiacutedo de um subniacutevel s no qual cabem no maacuteximo 2 eleacutetrons e um subniacutevel p no qual cabem no maacuteximo 6 eleacutetrons Desse modo o 2ordm niacutevel eacute formado de dois subniacuteveis representados por 2s e 2p e assim por diante
Resumindo
Niacutevel Camada Nordm maacuteximo de eleacutetrons Subniacuteveis conhecidos 1ordm K 2 1s 2ordm L 8 2s e 2p 3ordm M 18 3s 3p e 3d 4ordm N 32 4s 4p 4d e 4f 5ordm O 32 5s 5p 5d e 5f 6ordm P 18 6s 6p e 6d 7ordm Q 2 (alguns autores admitem ateacute 8) 7s 7p
Linus Gari Pauling (1901-1994) quiacutemico americano elaborou um dispositivo praacutetico que permite colocar todos os subniacuteveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia Eacute o processo das diagonais denominado diagrama de Pauling representado a seguir A ordem crescente de energia dos subniacuteveis eacute a ordem na sequumlecircncia das diagonais
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d ---------------------------------------------------------------------gt ordem crescente de energia Acompanhe os exemplos de distribuiccedilatildeo eletrocircnica 1 - Distribuir os eleacutetrons do aacutetomo normal de manganecircs (Z=25) em ordem de camada Soluccedilatildeo Se Z=25 isto significa que no aacutetomo normal de manganecircs haacute 25 eleacutetrons Aplicando o diagrama de Pauling teremos 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
Resposta K=2 L=8 M=13 N=2 2 - Distribuir os eleacutetrons do aacutetomo normal de xenocircnio (Z=54) em ordem de camada Soluccedilatildeo 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p6 5s2 4d105p6
Resposta K=2 L=8 M=18 N=18 O=8
EXERCIacuteCIOS
1) Conte o nuacutemero de aacutetomos de cada moleacutecula e calcule o seu peso molecular C2H6O Ca3(PO4)2 O2 NH3 CO2 Fe2(SO4)3 (NH4)2SO4 Mn2O7 Na2CO3 Na2SO4 H2O Fe2(CO3)3
9
2) O aacutetomo de caacutelcio (Ca) tem 20 proacutetons e o de zinco (Zn) tem 30 Qual deles possui maior nuacutemero de necircutrons Justifique
3) Um aacutetomo apresenta 15 proacutetons e 12 necircutrons Qual o valor da massa atocircmica
e o nuacutemero atocircmico
4) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica do iacuteon de soacutedio (Na+) sabendo que o nuacutemero
atocircmico do soacutedio eacute 11
5) Um aacutetomo tem 15 proacutetons e 17 necircutrons Qual eacute seu nuacutemero de massas
6) Se um aacutetomo tem nuacutemero de massa 36 e nuacutemero atocircmico 17 quantos necircutrons contecircm
7) Com a ajuda de uma Tabela Perioacutedica escreva o siacutembolo dos seguintes
elementos
a) alumiacutenio b) chumbo c) prata d) oxigecircnio e) potaacutessio f) carbono
g) bromo h) enxofre i) soacutedio
8) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica dos seguintes aacutetomos de acordo com o diagrama de Pauling a) Al (Z=13) b) Br (Z=35) c) Xe (Z=54 d) Pb (Z=82) e) Se(Z=34)
9) Complete o quadro abaixo elemento siacutembolo Z A proacutetons necircutrons eleacutetrons
soacutedio 11 12
cobalto 60 27
fluacuteor 9 10
uracircnio 92 238
carbono 8 6
10) Um elemento cujo aacutetomo possui 20 necircutrons e apresenta distribuiccedilatildeo eletrocircnica no estado fundamental 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 tem
a) nuacutemero atocircmico 20 e nuacutemero de massa 39
10
b) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 20 c) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 20 d) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 39 e) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 19
11) Como eacute a distribuiccedilatildeo eletrocircnica geneacuterica para a uacuteltima camada dos elementos dos Grupos IA IIA IIA IVA VA VIA VIIA e VIIIA 12) O subniacutevel 4s1 eacute o mais energeacutetico de um aacutetomo Determine
a) o nuacutemero total de eleacutetrons desse aacutetomo b) o nuacutemero de camadas c) o nuacutemero atocircmico
13) Qual o nuacutemero atocircmico do elemento que possui na uacuteltima camada eletrocircnica os seguintes subniacuteveis 4s2 4p5 14) Analise o elemento que apresenta nuacutemero de massa 31 e 16 necircutrons e responda os quesitos a seguir
a)Qual o seu nuacutemero atocircmico b)Qual a sua distribuiccedilatildeo eletrocircnica por subniacutevel c)Quantas camadas esse elemento tem d)Qual eacute a sua uacuteltima camada (em letra K L M N O P Q)
15) Quantos eleacutetrons podem no maacuteximo os subniacuteveis abaixo
a) subniacutevel s b) subniacutevel p c) subniacutevel d d) subniacutevel f
UNIDADE II Tabela Perioacutedica
Tabela Perioacutedica - Introduccedilatildeo
- Propriedades da Tabela Perioacutedica - Propriedades Perioacutedicas - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Tabela perioacutedica dos elementos quiacutemicos eacute a disposiccedilatildeo sistemaacutetica dos elementos na forma de uma tabela em funccedilatildeo de suas propriedades Eacute muito uacutetil para se preverem as caracteriacutesticas e tendecircncias dos aacutetomos Permite por exemplo prever o comportamento de aacutetomos e das moleacuteculas deles formadas ou entender porque certos aacutetomos satildeo extremamente reativos enquanto outros satildeo praticamente inertes etc Permite prever propriedades como eletronegatividade raio iocircnico energia de ionizaccedilatildeo etc Daacute enfim fazer inferecircncias quimicas plausiacuteveis A forma claacutessica tradicional eacute a bidimensional Haacute poreacutem vaacuterias outras formas propostas com topologia tridimensional e formatos diversos
PROPRIEDADES DA TABELA PERIOacuteDICA
A Tabela Perioacutedica surgiu devido agrave crescente descoberta de elementos quiacutemicos e suas propriedades os quais necessitavam ser organizados segundo suas caracteriacutesticas Ateacute 1800 aproximadamente 30 elementos eram conhecidos nos dias de hoje a Tabela Perioacutedica consta com 118 elementos Vejam soacute como ela cresceu Com a Tabela Perioacutedica podemos analisar uma seacuterie de propriedades dos elementos Um quiacutemico sempre a tem em matildeos Mas por que seraacute que ela tem esse nome
11
O nome Tabela Perioacutedica eacute devido agrave periodicidade ou seja agrave repeticcedilatildeo de propriedades de intervalos em intervalos como por exemplo ocorre com as fases da lua que mudam durante o mecircs e se repetem mecircs apoacutes mecircs A base da classificaccedilatildeo perioacutedica atual eacute a tabela de Mendeleev com a diferenccedila de que as propriedades dos elementos variam periodicamente com seus nuacutemeros atocircmicos e natildeo com os pesos atocircmicos como era a classificaccedilatildeo feita por Mendeleev A Tabela Perioacutedica atual conteacutem 118 elementos distribuiacutedos em 7 linhas horizontais cada uma sendo chamada de periacuteodo Os elementos pertencentes ao mesmo periacuteodo possuem o mesmo nuacutemero de camadas de eleacutetrons Vamos verificar
K 2 K 2 K 2
L 1 L 4 L 8
Viu soacute o liacutetio o carbono e o neocircnio possuem 2 camadas (K e L) portanto satildeo do segundo periacuteodo As linhas verticais da Tabela Perioacutedica satildeo denominadas de famiacutelias e estatildeo divididas em 18 colunas Os elementos quiacutemicos que estatildeo na mesma coluna na Tabela Perioacutedica possuem propriedades quiacutemicas e fiacutesicas semelhantes A famiacutelia eacute caracterizada pelos eleacutetrons do subniacutevel mais energeacutetico portanto os elementos de uma mesma famiacutelia apresentam a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada Vamos verificar alguns exemplos
O beriacutelio e o caacutelcio tem a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada isto eacute s2 portanto ambos pertencem agrave famiacutelia 2A ou 2 Algumas colunas possuem nomes especiais Vamos conhecer quais satildeo elas
12Famiacutelia 1 (1A) - Alcalinos
13
Os
elementos da Tabela Perioacutedica podem ser classificados como
Famiacutelia 2 (2A) - Alcalino-terrosos
Famiacutelia 13 (3A) - Famiacutelia do boro
Famiacutelia 14 (4A) - Famiacutelia do carbono
Famiacutelia 15 (5A) - Famiacutelia do nitrogecircnio
Famiacutelia 16 (6A) - Calcogecircnios
Famiacutelia 17 (7A) - Halogecircnios
Famiacutelia 18 (Zero) - Gases Nobres
Metais Eles satildeo a maioria dos elementos da tabela Satildeo bons condutores
de eletricidade e calor maleaacuteveis e duacutecteis possuem brilho metaacutelico caracteriacutestico e satildeo soacutelidos com exceccedilatildeo do mercuacuterio
Natildeo-Metais Satildeo os mais abundantes na natureza e ao contraacuterio dos metais natildeo satildeo bons condutores de calor e eletricidade natildeo satildeo maleaacuteveis e duacutecteis e natildeo possuem brilho como os metais
Gases Nobres Satildeo no total 6 elementos e sua caracteriacutestica mais importante eacute a ineacutercia quiacutemica
Hidrogecircnio O hidrogecircnio eacute um elemento considerado agrave parte por ter um comportamento uacutenico
PROPRIEDADES PERIOacuteDICAS
Aperioacutedicas satildeo aquelas que soacute aumentam ou soacute diminuem com o aumento do nuacutemero atocircmico Ex nuacutemero de eleacutetrons calor especIacutefico Perioacutedicas satildeo aquelas que crescem e decrescem seguidamente agrave medida que aumenta o nuacutemero atocircmico As principais propriedades perioacutedicas satildeo
Raio Atocircmico eacute a metade da distacircncia entre dois nuacutecleos de aacutetomos do mesmo elemento Nas famiacutelias os raios atocircmicos aumentam de cima para baixo pois aumentam os niacuteveis de energia (camadas) Nos periacuteodos os raios atocircmicos aumentam da direita para esquerda pois agrave medida que Z aumenta o nuacutemero de camadas permanece constante aumentando a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera diminuindo o raio atocircmico
Raio Atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo eacute a energia necessaacuteria para retirar um eleacutetron de um aacutetomo (ou iacuteon) no estado gasoso Quanto menor o raio atocircmico maior a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera e consequumlentemente maior o potencial de ionizaccedilatildeo Logo o potencial de ionizaccedilatildeo varia
opostamente ao raio atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo
Afinidade Eletrocircnica eacute a quantidade de energia liberada quando um aacutetomo
isolado no estado gasoso recebe um eleacutetron A afinidade eletrocircnica varia da mesma
forma que a energia de ionizaccedilatildeo
14
Eletronegatividade eacute a capacidade que um aacutetomo possui de atrair o par de
eleacutetrons compartilhado com outro aacutetomo A eletronegatividade varia da mesma
forma que o potencial
de ionizaccedilatildeo
Eletronegatividade
Eletropositividade ou Caraacuteter metaacutelico eacute a capacidade que um aacutetomo possui de doar eleacutetrons A eletropositividade varia opostamente agrave eletronegatividade
Outras Propriedades Perioacutedicas
15
EXERCIacuteCIOS
1) Escolha a espeacutecie com maior energia de ionizaccedilatildeo a) Li b) Be c) C d) N e) Ne
2) Assinale a alternativa que conteacutem a espeacutecie de maior Raio Iocircnico a) Na1+ b) Mg2+ c) Al3+ d) S2- e) Cl1- 3) Qual o elemento de maior afinidade eletrocircnica a) oxigecircnio b) nitrogecircnio c) fluacuteor d) cloro e) neocircnio 4) Qual eacute o nuacutemero de eleacutetrons de valecircncia presente no seguinte aacutetomo de Fe a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 5) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior energia de ionizaccedilatildeo a) Ne b) F c) O d) C e) Li 6) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior eletronegatividade a) Ne b) F c) O d) C e) Li 7) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior Raio Atocircmico a) Ne b) F c) O d) C e) Li
8) Um elemento quiacutemico encontra-se no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica Quantas camadas eletrocircnicas devem existir na eletrosfera de seus aacutetomos
9) Onde estaacute localizado na tabela perioacutedica o elemento de nuacutemero atocircmico 31
a) famiacutelia do carbono b) coluna 5A c) 3ordm periacuteodo d) grupo 13 e) famiacutelia dos calcogecircnios
10) Um determinado elemento quiacutemico estaacute situado no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica e pertence agrave famiacutelia dos calcogecircnios Qual o seu nuacutemero atocircmico a) 16 b) 17 c) 33
16
17
d) 34 e) 53 11) Um aacutetomo tem A=81 e 46 necircutrons apresenta X eleacutetrons no niacutevel mais externo e estaacute localizado no grupo Y da tabela perioacutedica Qual o valor de X e Y respectivamente a) 6 16 b) 7 17 c) 5 15 d) 6 17 e) 7 16
12) Resolva a questatildeo com base na anaacutelise das afirmativas a seguir
I- Em um mesmo periacuteodo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de niacuteveis II- Os elementos da coluna 2A apresentam na uacuteltima camada a configuraccedilatildeo ns2 III- Quando o subniacutevel mais energeacutetico eacute tipo s ou p o elemento eacute de transiccedilatildeo IV- Em um mesmo grupo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de camadas
Quantas afirmativas estatildeo corretas a) nenhuma b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13) Considere um elemento R cujo subniacutevel mais energeacutetico eacute o 4p3 Qual o periacuteodo e coluna da tabela perioacutedica esse elemento estaacute localizado a) 4ordm coluna 3A b) 4ordm coluna 4A c) 4ordm coluna 5A d) 5ordm coluna 6A e) 5ordm coluna 5A 14) O aacutetomo elemento quiacutemico X localizado na famiacutelia dos calcogecircnios e no 4ordm periacuteodo do sistema perioacutedico tem 45 necircutrons Assinale o nuacutemero de massa de X a) 34 b) 45 c) 79 d) 80 e) 81
18
15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
19
UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
20
a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
21
Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
22
PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
23
Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
42
43
claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
Av Guedner 1610 (44) 3027-6360
87050-390 ndash Maringaacute ndash PR - wwwcesumarbr
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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Classificaccedilatildeo da mateacuteria
O sangue eacute uma mistura heterogecircnea
A mateacuteria pode se agrupar atraveacutes dos aacutetomos e formar os mais variados produtos que se classificam em substacircncias ou misturas As substacircncias se diferem em dois tipos de acordo com suas composiccedilotildees Substacircncias simples essas apresentam apenas um elemento ou seja apenas um tipo de aacutetomo que pode estar agrupado em moleacuteculas ou isolado Exemplos Hidrogecircnio (H2) e Heacutelio (He) Repare que o nome da substacircncia simples pode ser o mesmo do elemento que a constitui ou pode ser diferente como eacute o caso do Gaacutes Ozocircnio (O3) Substacircncias compostas tambeacutem chamadas de compostos essas substacircncias satildeo formadas por mais de um elemento quiacutemico Exemplos Aacutegua (H20) Gaacutes cianiacutedrico (HCN) Gaacutes carbocircnico (CO2) Amocircnia (NH3) Observaccedilatildeo importante A substacircncia pura eacute aquela que apresenta apenas um tipo de moleacutecula seja ela simples ou composta Exemplificando ficaria assim Oxigecircnio (O2) - substacircncia pura simples Metano (CH4) ndash substacircncia pura composta Misturas quando a moleacutecula apresenta mais de uma substacircncia eacute chamada de mistura A aacutegua oxigenada eacute um exemplo pois ela conteacutem aacutegua (H2O) e peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) As misturas podem se classificar em Misturas homogecircneas ou heterogecircneas Antes de prosseguir eacute preciso saber o que eacute fase Eacute quando observamos uma determinada mistura a olho nu e vemos apenas um aspecto uniforme de cada fraccedilatildeo Se por exemplo forem colocados em um recipiente areia aacutegua e oacuteleo veremos que a mistura possui trecircs fases Misturas homogecircneas essas misturas apresentam uma uacutenica fase Quando
misturamos aacutegua e aacutelcool nem com o auxiacutelio de um microscoacutepico poderiacuteamos ver a separaccedilatildeo dos dois liacutequidos dizemos entatildeo que a mistura possui uma soacute fase ou seja eacute uma mistura homogecircnea Misturas heterogecircneas satildeo misturas que apresentam mais de uma fase temos o exemplo da aacutegua e do oacuteleo quando se misturam Seria faacutecil perceber nesse caso o aspecto visual heterogecircneo - a aacutegua se separa completamente do oacuteleo - sendo assim a mistura se torna heterogecircnea porque vemos nela duas fases Vejamos os exemplos 1 O leite eacute uma mistura homogecircnea quando observamos a olho nu mas com o auxiacutelio de um microscoacutepico eacute possiacutevel perceber gotiacuteculas de gordura em suspensatildeo e quando aquecemos o leite elas se unem formando a nata 2 A fumaccedila que polui o meio ambiente quando observada ao microscoacutepico mostra minuacutesculas partiacuteculas de carvatildeo suspensas 3 O granito eacute formado por quartzo feldspato e mica possui trecircs fases eacute portanto uma mistura heterogecircnea
Pedra de granito
Transformaccedilotildees da Mateacuteria
Solidificaccedilatildeo da aacutegua fenocircmeno fiacutesico
Toda e qualquer modificaccedilatildeo que ocorre com a mateacuteria pode ser considerada
um fenocircmeno e eles satildeo classificados em fenocircmenos fiacutesicos e quiacutemicos
Fenocircmenos Fiacutesicos a substacircncia pela qual a mateacuteria eacute formada natildeo passa por
transformaccedilatildeo alguma ou seja natildeo passa por mudanccedilas Sendo assim sua forma
seu tamanho sua aparecircncia podem mudar mas natildeo sua composiccedilatildeo
Exemplo Solidificaccedilatildeo da aacutegua A substacircncia no caso a aacutegua estava no estado
liacutequido e passou para o estado soacutelido sua forma e tamanho mudaram mas seus
constituintes natildeo
Fenocircmenos Quiacutemicos a composiccedilatildeo da mateacuteria passa por mudanccedilas ou seja
uma ou mais substacircncias se alteram dando origem a compostos diferentes
Mas como saber se uma determinada mateacuteria passou por alguma transformaccedilatildeo
quiacutemica Eacute faacutecil A formaccedilatildeo de uma nova substacircncia pode ser identificada pelos
seguintes fenocircmenos Alteraccedilatildeo na cor Exemplo quando queimamos o papel ele
passa de branco para preto eacute uma transformaccedilatildeo em seu estado quiacutemico
Surgimento de chama ou luminosidade Exemplo queima do aacutelcool
Efervescecircncia (liberaccedilatildeo de um gaacutes) Exemplo quando dissolvemos um antiaacutecido
estomacal em aacutegua
MODELO ATOcircMICO MODERNO
Evoluccedilatildeo do modelo atocircmico
Aacutetomo moderno
Modelos atocircmicos foram sugeridos desde a Antiguumlidade por gregos como Demoacutecrito de Abdera (420 aC) e Leucipo (450 aC) que jaacute afirmavam que a mateacuteria era composta por pequenas partiacuteculas que receberam a denominaccedilatildeo de aacutetomo palavra que em grego significa indivisiacutevel Esse modelo eacute um modelo filosoacutefico sem forma definida e sem nuacutecleo e natildeo tem nenhuma base cientiacutefica
Desde entatildeo passou por modelos propostos por Dalton (1803) e por Thomson (1898) ateacute chegar ao modelo mais atual que foi criado por Rutherford em 1911 Segundo ele o aacutetomo consiste em um nuacutecleo pequeno que compreende toda a carga positiva e praticamente a massa do aacutetomo e tambeacutem de uma regiatildeo extranuclear que eacute um espaccedilo vazio onde soacute existem eleacutetrons distribuiacutedos Mais tarde em 1914 Rutherford conceituou o nuacutecleo atocircmico que eacute uma partiacutecula que tem uma massa maior que a do eleacutetron mas se tratando da carga o nuacutecleo e o eleacutetron possuem cargas iguais mas de sinais opostos Os eleacutetrons possuem carga negativa e o nuacutecleo possui carga positiva Rutherford em 1920 afirmou que essa carga positiva deve-se agrave presenccedila de proacutetons nome proposto por ele Em 1913 o aacutetomo passou por um aperfeiccediloamento realizado pelo fiacutesico dinamarquecircs Niels Bohr que dividiu a eletrosfera em sete camadas chamadas atualmente de camadas de valecircncia
Modelo atual
1 Nuacutecleo = proacutetons + necircutrons 2 No de proacutetons = No atocircmico (Z) caracteriza o elemento 3 Massa do proacuteton = massa do necircutron 4 (No de proacutetons) + (No de necircutrons) = massa atocircmica (A) 5 Massa do eleacutetron = despreziacutevel
DISTRIBUICcedilAtildeO ELETROcircNICA
Os eleacutetrons estatildeo distribuiacutedos em camadas ao redor do nuacutecleo Admite-se a existecircncia de 7 camadas eletrocircnicas designados pelas letras maiuacutesculas KLMNOP e Q Agrave medida que as camadas se afastam do nuacutecleo aumenta a energia dos eleacutetrons nelas localizados As camadas da eletrosfera representam os niacuteveis de energia da eletrosfera Assim as camadas KLMNO P e Q constituem os 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm e 7ordm niacuteveis de energia respectivamente Por meio de meacutetodos experimentais os quiacutemicos concluiacuteram que o nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada camada ou niacutevel de energia eacute
Niacutevel de energia Camada Nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons 1ordm K 2 2ordm L 8 3ordm M 18 4ordm N 32 5ordm O 32 6ordm P 18 7ordm Q 2 (alguns autores admitem ateacute 8)
Em cada camada ou niacutevel de energia os eleacutetrons se distribuem em subcamadas ou subniacuteveis de energia representados pelas letras spdf em ordem crescente de energia O nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada subcamada ou subnivel de energia tambeacutem foi determinado experimentalmente
energia crescente ----------------------------------gt
Subniacutevel s p d f Nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons 2 6 10 14
O nuacutemero de subniacuteveis que constituem cada niacutevel de energia depende do nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada niacutevel Assim como no 1ordm niacutevel cabem no maacuteximo 2 eleacutetrons esse niacutevel apresenta apenas um subniacutevel s no qual cabem os 2 eleacutetrons O subniacutevel s do 1ordm niacutevel de energia eacute representado por 1s Como no 2ordm niacutevel cabem no maacuteximo 8 eleacutetrons o 2ordm niacutevel eacute constituiacutedo de um subniacutevel s no qual cabem no maacuteximo 2 eleacutetrons e um subniacutevel p no qual cabem no maacuteximo 6 eleacutetrons Desse modo o 2ordm niacutevel eacute formado de dois subniacuteveis representados por 2s e 2p e assim por diante
Resumindo
Niacutevel Camada Nordm maacuteximo de eleacutetrons Subniacuteveis conhecidos 1ordm K 2 1s 2ordm L 8 2s e 2p 3ordm M 18 3s 3p e 3d 4ordm N 32 4s 4p 4d e 4f 5ordm O 32 5s 5p 5d e 5f 6ordm P 18 6s 6p e 6d 7ordm Q 2 (alguns autores admitem ateacute 8) 7s 7p
Linus Gari Pauling (1901-1994) quiacutemico americano elaborou um dispositivo praacutetico que permite colocar todos os subniacuteveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia Eacute o processo das diagonais denominado diagrama de Pauling representado a seguir A ordem crescente de energia dos subniacuteveis eacute a ordem na sequumlecircncia das diagonais
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d ---------------------------------------------------------------------gt ordem crescente de energia Acompanhe os exemplos de distribuiccedilatildeo eletrocircnica 1 - Distribuir os eleacutetrons do aacutetomo normal de manganecircs (Z=25) em ordem de camada Soluccedilatildeo Se Z=25 isto significa que no aacutetomo normal de manganecircs haacute 25 eleacutetrons Aplicando o diagrama de Pauling teremos 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
Resposta K=2 L=8 M=13 N=2 2 - Distribuir os eleacutetrons do aacutetomo normal de xenocircnio (Z=54) em ordem de camada Soluccedilatildeo 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p6 5s2 4d105p6
Resposta K=2 L=8 M=18 N=18 O=8
EXERCIacuteCIOS
1) Conte o nuacutemero de aacutetomos de cada moleacutecula e calcule o seu peso molecular C2H6O Ca3(PO4)2 O2 NH3 CO2 Fe2(SO4)3 (NH4)2SO4 Mn2O7 Na2CO3 Na2SO4 H2O Fe2(CO3)3
9
2) O aacutetomo de caacutelcio (Ca) tem 20 proacutetons e o de zinco (Zn) tem 30 Qual deles possui maior nuacutemero de necircutrons Justifique
3) Um aacutetomo apresenta 15 proacutetons e 12 necircutrons Qual o valor da massa atocircmica
e o nuacutemero atocircmico
4) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica do iacuteon de soacutedio (Na+) sabendo que o nuacutemero
atocircmico do soacutedio eacute 11
5) Um aacutetomo tem 15 proacutetons e 17 necircutrons Qual eacute seu nuacutemero de massas
6) Se um aacutetomo tem nuacutemero de massa 36 e nuacutemero atocircmico 17 quantos necircutrons contecircm
7) Com a ajuda de uma Tabela Perioacutedica escreva o siacutembolo dos seguintes
elementos
a) alumiacutenio b) chumbo c) prata d) oxigecircnio e) potaacutessio f) carbono
g) bromo h) enxofre i) soacutedio
8) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica dos seguintes aacutetomos de acordo com o diagrama de Pauling a) Al (Z=13) b) Br (Z=35) c) Xe (Z=54 d) Pb (Z=82) e) Se(Z=34)
9) Complete o quadro abaixo elemento siacutembolo Z A proacutetons necircutrons eleacutetrons
soacutedio 11 12
cobalto 60 27
fluacuteor 9 10
uracircnio 92 238
carbono 8 6
10) Um elemento cujo aacutetomo possui 20 necircutrons e apresenta distribuiccedilatildeo eletrocircnica no estado fundamental 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 tem
a) nuacutemero atocircmico 20 e nuacutemero de massa 39
10
b) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 20 c) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 20 d) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 39 e) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 19
11) Como eacute a distribuiccedilatildeo eletrocircnica geneacuterica para a uacuteltima camada dos elementos dos Grupos IA IIA IIA IVA VA VIA VIIA e VIIIA 12) O subniacutevel 4s1 eacute o mais energeacutetico de um aacutetomo Determine
a) o nuacutemero total de eleacutetrons desse aacutetomo b) o nuacutemero de camadas c) o nuacutemero atocircmico
13) Qual o nuacutemero atocircmico do elemento que possui na uacuteltima camada eletrocircnica os seguintes subniacuteveis 4s2 4p5 14) Analise o elemento que apresenta nuacutemero de massa 31 e 16 necircutrons e responda os quesitos a seguir
a)Qual o seu nuacutemero atocircmico b)Qual a sua distribuiccedilatildeo eletrocircnica por subniacutevel c)Quantas camadas esse elemento tem d)Qual eacute a sua uacuteltima camada (em letra K L M N O P Q)
15) Quantos eleacutetrons podem no maacuteximo os subniacuteveis abaixo
a) subniacutevel s b) subniacutevel p c) subniacutevel d d) subniacutevel f
UNIDADE II Tabela Perioacutedica
Tabela Perioacutedica - Introduccedilatildeo
- Propriedades da Tabela Perioacutedica - Propriedades Perioacutedicas - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Tabela perioacutedica dos elementos quiacutemicos eacute a disposiccedilatildeo sistemaacutetica dos elementos na forma de uma tabela em funccedilatildeo de suas propriedades Eacute muito uacutetil para se preverem as caracteriacutesticas e tendecircncias dos aacutetomos Permite por exemplo prever o comportamento de aacutetomos e das moleacuteculas deles formadas ou entender porque certos aacutetomos satildeo extremamente reativos enquanto outros satildeo praticamente inertes etc Permite prever propriedades como eletronegatividade raio iocircnico energia de ionizaccedilatildeo etc Daacute enfim fazer inferecircncias quimicas plausiacuteveis A forma claacutessica tradicional eacute a bidimensional Haacute poreacutem vaacuterias outras formas propostas com topologia tridimensional e formatos diversos
PROPRIEDADES DA TABELA PERIOacuteDICA
A Tabela Perioacutedica surgiu devido agrave crescente descoberta de elementos quiacutemicos e suas propriedades os quais necessitavam ser organizados segundo suas caracteriacutesticas Ateacute 1800 aproximadamente 30 elementos eram conhecidos nos dias de hoje a Tabela Perioacutedica consta com 118 elementos Vejam soacute como ela cresceu Com a Tabela Perioacutedica podemos analisar uma seacuterie de propriedades dos elementos Um quiacutemico sempre a tem em matildeos Mas por que seraacute que ela tem esse nome
11
O nome Tabela Perioacutedica eacute devido agrave periodicidade ou seja agrave repeticcedilatildeo de propriedades de intervalos em intervalos como por exemplo ocorre com as fases da lua que mudam durante o mecircs e se repetem mecircs apoacutes mecircs A base da classificaccedilatildeo perioacutedica atual eacute a tabela de Mendeleev com a diferenccedila de que as propriedades dos elementos variam periodicamente com seus nuacutemeros atocircmicos e natildeo com os pesos atocircmicos como era a classificaccedilatildeo feita por Mendeleev A Tabela Perioacutedica atual conteacutem 118 elementos distribuiacutedos em 7 linhas horizontais cada uma sendo chamada de periacuteodo Os elementos pertencentes ao mesmo periacuteodo possuem o mesmo nuacutemero de camadas de eleacutetrons Vamos verificar
K 2 K 2 K 2
L 1 L 4 L 8
Viu soacute o liacutetio o carbono e o neocircnio possuem 2 camadas (K e L) portanto satildeo do segundo periacuteodo As linhas verticais da Tabela Perioacutedica satildeo denominadas de famiacutelias e estatildeo divididas em 18 colunas Os elementos quiacutemicos que estatildeo na mesma coluna na Tabela Perioacutedica possuem propriedades quiacutemicas e fiacutesicas semelhantes A famiacutelia eacute caracterizada pelos eleacutetrons do subniacutevel mais energeacutetico portanto os elementos de uma mesma famiacutelia apresentam a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada Vamos verificar alguns exemplos
O beriacutelio e o caacutelcio tem a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada isto eacute s2 portanto ambos pertencem agrave famiacutelia 2A ou 2 Algumas colunas possuem nomes especiais Vamos conhecer quais satildeo elas
12Famiacutelia 1 (1A) - Alcalinos
13
Os
elementos da Tabela Perioacutedica podem ser classificados como
Famiacutelia 2 (2A) - Alcalino-terrosos
Famiacutelia 13 (3A) - Famiacutelia do boro
Famiacutelia 14 (4A) - Famiacutelia do carbono
Famiacutelia 15 (5A) - Famiacutelia do nitrogecircnio
Famiacutelia 16 (6A) - Calcogecircnios
Famiacutelia 17 (7A) - Halogecircnios
Famiacutelia 18 (Zero) - Gases Nobres
Metais Eles satildeo a maioria dos elementos da tabela Satildeo bons condutores
de eletricidade e calor maleaacuteveis e duacutecteis possuem brilho metaacutelico caracteriacutestico e satildeo soacutelidos com exceccedilatildeo do mercuacuterio
Natildeo-Metais Satildeo os mais abundantes na natureza e ao contraacuterio dos metais natildeo satildeo bons condutores de calor e eletricidade natildeo satildeo maleaacuteveis e duacutecteis e natildeo possuem brilho como os metais
Gases Nobres Satildeo no total 6 elementos e sua caracteriacutestica mais importante eacute a ineacutercia quiacutemica
Hidrogecircnio O hidrogecircnio eacute um elemento considerado agrave parte por ter um comportamento uacutenico
PROPRIEDADES PERIOacuteDICAS
Aperioacutedicas satildeo aquelas que soacute aumentam ou soacute diminuem com o aumento do nuacutemero atocircmico Ex nuacutemero de eleacutetrons calor especIacutefico Perioacutedicas satildeo aquelas que crescem e decrescem seguidamente agrave medida que aumenta o nuacutemero atocircmico As principais propriedades perioacutedicas satildeo
Raio Atocircmico eacute a metade da distacircncia entre dois nuacutecleos de aacutetomos do mesmo elemento Nas famiacutelias os raios atocircmicos aumentam de cima para baixo pois aumentam os niacuteveis de energia (camadas) Nos periacuteodos os raios atocircmicos aumentam da direita para esquerda pois agrave medida que Z aumenta o nuacutemero de camadas permanece constante aumentando a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera diminuindo o raio atocircmico
Raio Atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo eacute a energia necessaacuteria para retirar um eleacutetron de um aacutetomo (ou iacuteon) no estado gasoso Quanto menor o raio atocircmico maior a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera e consequumlentemente maior o potencial de ionizaccedilatildeo Logo o potencial de ionizaccedilatildeo varia
opostamente ao raio atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo
Afinidade Eletrocircnica eacute a quantidade de energia liberada quando um aacutetomo
isolado no estado gasoso recebe um eleacutetron A afinidade eletrocircnica varia da mesma
forma que a energia de ionizaccedilatildeo
14
Eletronegatividade eacute a capacidade que um aacutetomo possui de atrair o par de
eleacutetrons compartilhado com outro aacutetomo A eletronegatividade varia da mesma
forma que o potencial
de ionizaccedilatildeo
Eletronegatividade
Eletropositividade ou Caraacuteter metaacutelico eacute a capacidade que um aacutetomo possui de doar eleacutetrons A eletropositividade varia opostamente agrave eletronegatividade
Outras Propriedades Perioacutedicas
15
EXERCIacuteCIOS
1) Escolha a espeacutecie com maior energia de ionizaccedilatildeo a) Li b) Be c) C d) N e) Ne
2) Assinale a alternativa que conteacutem a espeacutecie de maior Raio Iocircnico a) Na1+ b) Mg2+ c) Al3+ d) S2- e) Cl1- 3) Qual o elemento de maior afinidade eletrocircnica a) oxigecircnio b) nitrogecircnio c) fluacuteor d) cloro e) neocircnio 4) Qual eacute o nuacutemero de eleacutetrons de valecircncia presente no seguinte aacutetomo de Fe a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 5) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior energia de ionizaccedilatildeo a) Ne b) F c) O d) C e) Li 6) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior eletronegatividade a) Ne b) F c) O d) C e) Li 7) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior Raio Atocircmico a) Ne b) F c) O d) C e) Li
8) Um elemento quiacutemico encontra-se no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica Quantas camadas eletrocircnicas devem existir na eletrosfera de seus aacutetomos
9) Onde estaacute localizado na tabela perioacutedica o elemento de nuacutemero atocircmico 31
a) famiacutelia do carbono b) coluna 5A c) 3ordm periacuteodo d) grupo 13 e) famiacutelia dos calcogecircnios
10) Um determinado elemento quiacutemico estaacute situado no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica e pertence agrave famiacutelia dos calcogecircnios Qual o seu nuacutemero atocircmico a) 16 b) 17 c) 33
16
17
d) 34 e) 53 11) Um aacutetomo tem A=81 e 46 necircutrons apresenta X eleacutetrons no niacutevel mais externo e estaacute localizado no grupo Y da tabela perioacutedica Qual o valor de X e Y respectivamente a) 6 16 b) 7 17 c) 5 15 d) 6 17 e) 7 16
12) Resolva a questatildeo com base na anaacutelise das afirmativas a seguir
I- Em um mesmo periacuteodo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de niacuteveis II- Os elementos da coluna 2A apresentam na uacuteltima camada a configuraccedilatildeo ns2 III- Quando o subniacutevel mais energeacutetico eacute tipo s ou p o elemento eacute de transiccedilatildeo IV- Em um mesmo grupo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de camadas
Quantas afirmativas estatildeo corretas a) nenhuma b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13) Considere um elemento R cujo subniacutevel mais energeacutetico eacute o 4p3 Qual o periacuteodo e coluna da tabela perioacutedica esse elemento estaacute localizado a) 4ordm coluna 3A b) 4ordm coluna 4A c) 4ordm coluna 5A d) 5ordm coluna 6A e) 5ordm coluna 5A 14) O aacutetomo elemento quiacutemico X localizado na famiacutelia dos calcogecircnios e no 4ordm periacuteodo do sistema perioacutedico tem 45 necircutrons Assinale o nuacutemero de massa de X a) 34 b) 45 c) 79 d) 80 e) 81
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15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
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UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
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a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
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Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
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PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
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Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
30
Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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misturamos aacutegua e aacutelcool nem com o auxiacutelio de um microscoacutepico poderiacuteamos ver a separaccedilatildeo dos dois liacutequidos dizemos entatildeo que a mistura possui uma soacute fase ou seja eacute uma mistura homogecircnea Misturas heterogecircneas satildeo misturas que apresentam mais de uma fase temos o exemplo da aacutegua e do oacuteleo quando se misturam Seria faacutecil perceber nesse caso o aspecto visual heterogecircneo - a aacutegua se separa completamente do oacuteleo - sendo assim a mistura se torna heterogecircnea porque vemos nela duas fases Vejamos os exemplos 1 O leite eacute uma mistura homogecircnea quando observamos a olho nu mas com o auxiacutelio de um microscoacutepico eacute possiacutevel perceber gotiacuteculas de gordura em suspensatildeo e quando aquecemos o leite elas se unem formando a nata 2 A fumaccedila que polui o meio ambiente quando observada ao microscoacutepico mostra minuacutesculas partiacuteculas de carvatildeo suspensas 3 O granito eacute formado por quartzo feldspato e mica possui trecircs fases eacute portanto uma mistura heterogecircnea
Pedra de granito
Transformaccedilotildees da Mateacuteria
Solidificaccedilatildeo da aacutegua fenocircmeno fiacutesico
Toda e qualquer modificaccedilatildeo que ocorre com a mateacuteria pode ser considerada
um fenocircmeno e eles satildeo classificados em fenocircmenos fiacutesicos e quiacutemicos
Fenocircmenos Fiacutesicos a substacircncia pela qual a mateacuteria eacute formada natildeo passa por
transformaccedilatildeo alguma ou seja natildeo passa por mudanccedilas Sendo assim sua forma
seu tamanho sua aparecircncia podem mudar mas natildeo sua composiccedilatildeo
Exemplo Solidificaccedilatildeo da aacutegua A substacircncia no caso a aacutegua estava no estado
liacutequido e passou para o estado soacutelido sua forma e tamanho mudaram mas seus
constituintes natildeo
Fenocircmenos Quiacutemicos a composiccedilatildeo da mateacuteria passa por mudanccedilas ou seja
uma ou mais substacircncias se alteram dando origem a compostos diferentes
Mas como saber se uma determinada mateacuteria passou por alguma transformaccedilatildeo
quiacutemica Eacute faacutecil A formaccedilatildeo de uma nova substacircncia pode ser identificada pelos
seguintes fenocircmenos Alteraccedilatildeo na cor Exemplo quando queimamos o papel ele
passa de branco para preto eacute uma transformaccedilatildeo em seu estado quiacutemico
Surgimento de chama ou luminosidade Exemplo queima do aacutelcool
Efervescecircncia (liberaccedilatildeo de um gaacutes) Exemplo quando dissolvemos um antiaacutecido
estomacal em aacutegua
MODELO ATOcircMICO MODERNO
Evoluccedilatildeo do modelo atocircmico
Aacutetomo moderno
Modelos atocircmicos foram sugeridos desde a Antiguumlidade por gregos como Demoacutecrito de Abdera (420 aC) e Leucipo (450 aC) que jaacute afirmavam que a mateacuteria era composta por pequenas partiacuteculas que receberam a denominaccedilatildeo de aacutetomo palavra que em grego significa indivisiacutevel Esse modelo eacute um modelo filosoacutefico sem forma definida e sem nuacutecleo e natildeo tem nenhuma base cientiacutefica
Desde entatildeo passou por modelos propostos por Dalton (1803) e por Thomson (1898) ateacute chegar ao modelo mais atual que foi criado por Rutherford em 1911 Segundo ele o aacutetomo consiste em um nuacutecleo pequeno que compreende toda a carga positiva e praticamente a massa do aacutetomo e tambeacutem de uma regiatildeo extranuclear que eacute um espaccedilo vazio onde soacute existem eleacutetrons distribuiacutedos Mais tarde em 1914 Rutherford conceituou o nuacutecleo atocircmico que eacute uma partiacutecula que tem uma massa maior que a do eleacutetron mas se tratando da carga o nuacutecleo e o eleacutetron possuem cargas iguais mas de sinais opostos Os eleacutetrons possuem carga negativa e o nuacutecleo possui carga positiva Rutherford em 1920 afirmou que essa carga positiva deve-se agrave presenccedila de proacutetons nome proposto por ele Em 1913 o aacutetomo passou por um aperfeiccediloamento realizado pelo fiacutesico dinamarquecircs Niels Bohr que dividiu a eletrosfera em sete camadas chamadas atualmente de camadas de valecircncia
Modelo atual
1 Nuacutecleo = proacutetons + necircutrons 2 No de proacutetons = No atocircmico (Z) caracteriza o elemento 3 Massa do proacuteton = massa do necircutron 4 (No de proacutetons) + (No de necircutrons) = massa atocircmica (A) 5 Massa do eleacutetron = despreziacutevel
DISTRIBUICcedilAtildeO ELETROcircNICA
Os eleacutetrons estatildeo distribuiacutedos em camadas ao redor do nuacutecleo Admite-se a existecircncia de 7 camadas eletrocircnicas designados pelas letras maiuacutesculas KLMNOP e Q Agrave medida que as camadas se afastam do nuacutecleo aumenta a energia dos eleacutetrons nelas localizados As camadas da eletrosfera representam os niacuteveis de energia da eletrosfera Assim as camadas KLMNO P e Q constituem os 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm e 7ordm niacuteveis de energia respectivamente Por meio de meacutetodos experimentais os quiacutemicos concluiacuteram que o nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada camada ou niacutevel de energia eacute
Niacutevel de energia Camada Nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons 1ordm K 2 2ordm L 8 3ordm M 18 4ordm N 32 5ordm O 32 6ordm P 18 7ordm Q 2 (alguns autores admitem ateacute 8)
Em cada camada ou niacutevel de energia os eleacutetrons se distribuem em subcamadas ou subniacuteveis de energia representados pelas letras spdf em ordem crescente de energia O nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada subcamada ou subnivel de energia tambeacutem foi determinado experimentalmente
energia crescente ----------------------------------gt
Subniacutevel s p d f Nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons 2 6 10 14
O nuacutemero de subniacuteveis que constituem cada niacutevel de energia depende do nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada niacutevel Assim como no 1ordm niacutevel cabem no maacuteximo 2 eleacutetrons esse niacutevel apresenta apenas um subniacutevel s no qual cabem os 2 eleacutetrons O subniacutevel s do 1ordm niacutevel de energia eacute representado por 1s Como no 2ordm niacutevel cabem no maacuteximo 8 eleacutetrons o 2ordm niacutevel eacute constituiacutedo de um subniacutevel s no qual cabem no maacuteximo 2 eleacutetrons e um subniacutevel p no qual cabem no maacuteximo 6 eleacutetrons Desse modo o 2ordm niacutevel eacute formado de dois subniacuteveis representados por 2s e 2p e assim por diante
Resumindo
Niacutevel Camada Nordm maacuteximo de eleacutetrons Subniacuteveis conhecidos 1ordm K 2 1s 2ordm L 8 2s e 2p 3ordm M 18 3s 3p e 3d 4ordm N 32 4s 4p 4d e 4f 5ordm O 32 5s 5p 5d e 5f 6ordm P 18 6s 6p e 6d 7ordm Q 2 (alguns autores admitem ateacute 8) 7s 7p
Linus Gari Pauling (1901-1994) quiacutemico americano elaborou um dispositivo praacutetico que permite colocar todos os subniacuteveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia Eacute o processo das diagonais denominado diagrama de Pauling representado a seguir A ordem crescente de energia dos subniacuteveis eacute a ordem na sequumlecircncia das diagonais
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d ---------------------------------------------------------------------gt ordem crescente de energia Acompanhe os exemplos de distribuiccedilatildeo eletrocircnica 1 - Distribuir os eleacutetrons do aacutetomo normal de manganecircs (Z=25) em ordem de camada Soluccedilatildeo Se Z=25 isto significa que no aacutetomo normal de manganecircs haacute 25 eleacutetrons Aplicando o diagrama de Pauling teremos 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
Resposta K=2 L=8 M=13 N=2 2 - Distribuir os eleacutetrons do aacutetomo normal de xenocircnio (Z=54) em ordem de camada Soluccedilatildeo 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p6 5s2 4d105p6
Resposta K=2 L=8 M=18 N=18 O=8
EXERCIacuteCIOS
1) Conte o nuacutemero de aacutetomos de cada moleacutecula e calcule o seu peso molecular C2H6O Ca3(PO4)2 O2 NH3 CO2 Fe2(SO4)3 (NH4)2SO4 Mn2O7 Na2CO3 Na2SO4 H2O Fe2(CO3)3
9
2) O aacutetomo de caacutelcio (Ca) tem 20 proacutetons e o de zinco (Zn) tem 30 Qual deles possui maior nuacutemero de necircutrons Justifique
3) Um aacutetomo apresenta 15 proacutetons e 12 necircutrons Qual o valor da massa atocircmica
e o nuacutemero atocircmico
4) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica do iacuteon de soacutedio (Na+) sabendo que o nuacutemero
atocircmico do soacutedio eacute 11
5) Um aacutetomo tem 15 proacutetons e 17 necircutrons Qual eacute seu nuacutemero de massas
6) Se um aacutetomo tem nuacutemero de massa 36 e nuacutemero atocircmico 17 quantos necircutrons contecircm
7) Com a ajuda de uma Tabela Perioacutedica escreva o siacutembolo dos seguintes
elementos
a) alumiacutenio b) chumbo c) prata d) oxigecircnio e) potaacutessio f) carbono
g) bromo h) enxofre i) soacutedio
8) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica dos seguintes aacutetomos de acordo com o diagrama de Pauling a) Al (Z=13) b) Br (Z=35) c) Xe (Z=54 d) Pb (Z=82) e) Se(Z=34)
9) Complete o quadro abaixo elemento siacutembolo Z A proacutetons necircutrons eleacutetrons
soacutedio 11 12
cobalto 60 27
fluacuteor 9 10
uracircnio 92 238
carbono 8 6
10) Um elemento cujo aacutetomo possui 20 necircutrons e apresenta distribuiccedilatildeo eletrocircnica no estado fundamental 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 tem
a) nuacutemero atocircmico 20 e nuacutemero de massa 39
10
b) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 20 c) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 20 d) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 39 e) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 19
11) Como eacute a distribuiccedilatildeo eletrocircnica geneacuterica para a uacuteltima camada dos elementos dos Grupos IA IIA IIA IVA VA VIA VIIA e VIIIA 12) O subniacutevel 4s1 eacute o mais energeacutetico de um aacutetomo Determine
a) o nuacutemero total de eleacutetrons desse aacutetomo b) o nuacutemero de camadas c) o nuacutemero atocircmico
13) Qual o nuacutemero atocircmico do elemento que possui na uacuteltima camada eletrocircnica os seguintes subniacuteveis 4s2 4p5 14) Analise o elemento que apresenta nuacutemero de massa 31 e 16 necircutrons e responda os quesitos a seguir
a)Qual o seu nuacutemero atocircmico b)Qual a sua distribuiccedilatildeo eletrocircnica por subniacutevel c)Quantas camadas esse elemento tem d)Qual eacute a sua uacuteltima camada (em letra K L M N O P Q)
15) Quantos eleacutetrons podem no maacuteximo os subniacuteveis abaixo
a) subniacutevel s b) subniacutevel p c) subniacutevel d d) subniacutevel f
UNIDADE II Tabela Perioacutedica
Tabela Perioacutedica - Introduccedilatildeo
- Propriedades da Tabela Perioacutedica - Propriedades Perioacutedicas - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Tabela perioacutedica dos elementos quiacutemicos eacute a disposiccedilatildeo sistemaacutetica dos elementos na forma de uma tabela em funccedilatildeo de suas propriedades Eacute muito uacutetil para se preverem as caracteriacutesticas e tendecircncias dos aacutetomos Permite por exemplo prever o comportamento de aacutetomos e das moleacuteculas deles formadas ou entender porque certos aacutetomos satildeo extremamente reativos enquanto outros satildeo praticamente inertes etc Permite prever propriedades como eletronegatividade raio iocircnico energia de ionizaccedilatildeo etc Daacute enfim fazer inferecircncias quimicas plausiacuteveis A forma claacutessica tradicional eacute a bidimensional Haacute poreacutem vaacuterias outras formas propostas com topologia tridimensional e formatos diversos
PROPRIEDADES DA TABELA PERIOacuteDICA
A Tabela Perioacutedica surgiu devido agrave crescente descoberta de elementos quiacutemicos e suas propriedades os quais necessitavam ser organizados segundo suas caracteriacutesticas Ateacute 1800 aproximadamente 30 elementos eram conhecidos nos dias de hoje a Tabela Perioacutedica consta com 118 elementos Vejam soacute como ela cresceu Com a Tabela Perioacutedica podemos analisar uma seacuterie de propriedades dos elementos Um quiacutemico sempre a tem em matildeos Mas por que seraacute que ela tem esse nome
11
O nome Tabela Perioacutedica eacute devido agrave periodicidade ou seja agrave repeticcedilatildeo de propriedades de intervalos em intervalos como por exemplo ocorre com as fases da lua que mudam durante o mecircs e se repetem mecircs apoacutes mecircs A base da classificaccedilatildeo perioacutedica atual eacute a tabela de Mendeleev com a diferenccedila de que as propriedades dos elementos variam periodicamente com seus nuacutemeros atocircmicos e natildeo com os pesos atocircmicos como era a classificaccedilatildeo feita por Mendeleev A Tabela Perioacutedica atual conteacutem 118 elementos distribuiacutedos em 7 linhas horizontais cada uma sendo chamada de periacuteodo Os elementos pertencentes ao mesmo periacuteodo possuem o mesmo nuacutemero de camadas de eleacutetrons Vamos verificar
K 2 K 2 K 2
L 1 L 4 L 8
Viu soacute o liacutetio o carbono e o neocircnio possuem 2 camadas (K e L) portanto satildeo do segundo periacuteodo As linhas verticais da Tabela Perioacutedica satildeo denominadas de famiacutelias e estatildeo divididas em 18 colunas Os elementos quiacutemicos que estatildeo na mesma coluna na Tabela Perioacutedica possuem propriedades quiacutemicas e fiacutesicas semelhantes A famiacutelia eacute caracterizada pelos eleacutetrons do subniacutevel mais energeacutetico portanto os elementos de uma mesma famiacutelia apresentam a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada Vamos verificar alguns exemplos
O beriacutelio e o caacutelcio tem a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada isto eacute s2 portanto ambos pertencem agrave famiacutelia 2A ou 2 Algumas colunas possuem nomes especiais Vamos conhecer quais satildeo elas
12Famiacutelia 1 (1A) - Alcalinos
13
Os
elementos da Tabela Perioacutedica podem ser classificados como
Famiacutelia 2 (2A) - Alcalino-terrosos
Famiacutelia 13 (3A) - Famiacutelia do boro
Famiacutelia 14 (4A) - Famiacutelia do carbono
Famiacutelia 15 (5A) - Famiacutelia do nitrogecircnio
Famiacutelia 16 (6A) - Calcogecircnios
Famiacutelia 17 (7A) - Halogecircnios
Famiacutelia 18 (Zero) - Gases Nobres
Metais Eles satildeo a maioria dos elementos da tabela Satildeo bons condutores
de eletricidade e calor maleaacuteveis e duacutecteis possuem brilho metaacutelico caracteriacutestico e satildeo soacutelidos com exceccedilatildeo do mercuacuterio
Natildeo-Metais Satildeo os mais abundantes na natureza e ao contraacuterio dos metais natildeo satildeo bons condutores de calor e eletricidade natildeo satildeo maleaacuteveis e duacutecteis e natildeo possuem brilho como os metais
Gases Nobres Satildeo no total 6 elementos e sua caracteriacutestica mais importante eacute a ineacutercia quiacutemica
Hidrogecircnio O hidrogecircnio eacute um elemento considerado agrave parte por ter um comportamento uacutenico
PROPRIEDADES PERIOacuteDICAS
Aperioacutedicas satildeo aquelas que soacute aumentam ou soacute diminuem com o aumento do nuacutemero atocircmico Ex nuacutemero de eleacutetrons calor especIacutefico Perioacutedicas satildeo aquelas que crescem e decrescem seguidamente agrave medida que aumenta o nuacutemero atocircmico As principais propriedades perioacutedicas satildeo
Raio Atocircmico eacute a metade da distacircncia entre dois nuacutecleos de aacutetomos do mesmo elemento Nas famiacutelias os raios atocircmicos aumentam de cima para baixo pois aumentam os niacuteveis de energia (camadas) Nos periacuteodos os raios atocircmicos aumentam da direita para esquerda pois agrave medida que Z aumenta o nuacutemero de camadas permanece constante aumentando a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera diminuindo o raio atocircmico
Raio Atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo eacute a energia necessaacuteria para retirar um eleacutetron de um aacutetomo (ou iacuteon) no estado gasoso Quanto menor o raio atocircmico maior a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera e consequumlentemente maior o potencial de ionizaccedilatildeo Logo o potencial de ionizaccedilatildeo varia
opostamente ao raio atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo
Afinidade Eletrocircnica eacute a quantidade de energia liberada quando um aacutetomo
isolado no estado gasoso recebe um eleacutetron A afinidade eletrocircnica varia da mesma
forma que a energia de ionizaccedilatildeo
14
Eletronegatividade eacute a capacidade que um aacutetomo possui de atrair o par de
eleacutetrons compartilhado com outro aacutetomo A eletronegatividade varia da mesma
forma que o potencial
de ionizaccedilatildeo
Eletronegatividade
Eletropositividade ou Caraacuteter metaacutelico eacute a capacidade que um aacutetomo possui de doar eleacutetrons A eletropositividade varia opostamente agrave eletronegatividade
Outras Propriedades Perioacutedicas
15
EXERCIacuteCIOS
1) Escolha a espeacutecie com maior energia de ionizaccedilatildeo a) Li b) Be c) C d) N e) Ne
2) Assinale a alternativa que conteacutem a espeacutecie de maior Raio Iocircnico a) Na1+ b) Mg2+ c) Al3+ d) S2- e) Cl1- 3) Qual o elemento de maior afinidade eletrocircnica a) oxigecircnio b) nitrogecircnio c) fluacuteor d) cloro e) neocircnio 4) Qual eacute o nuacutemero de eleacutetrons de valecircncia presente no seguinte aacutetomo de Fe a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 5) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior energia de ionizaccedilatildeo a) Ne b) F c) O d) C e) Li 6) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior eletronegatividade a) Ne b) F c) O d) C e) Li 7) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior Raio Atocircmico a) Ne b) F c) O d) C e) Li
8) Um elemento quiacutemico encontra-se no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica Quantas camadas eletrocircnicas devem existir na eletrosfera de seus aacutetomos
9) Onde estaacute localizado na tabela perioacutedica o elemento de nuacutemero atocircmico 31
a) famiacutelia do carbono b) coluna 5A c) 3ordm periacuteodo d) grupo 13 e) famiacutelia dos calcogecircnios
10) Um determinado elemento quiacutemico estaacute situado no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica e pertence agrave famiacutelia dos calcogecircnios Qual o seu nuacutemero atocircmico a) 16 b) 17 c) 33
16
17
d) 34 e) 53 11) Um aacutetomo tem A=81 e 46 necircutrons apresenta X eleacutetrons no niacutevel mais externo e estaacute localizado no grupo Y da tabela perioacutedica Qual o valor de X e Y respectivamente a) 6 16 b) 7 17 c) 5 15 d) 6 17 e) 7 16
12) Resolva a questatildeo com base na anaacutelise das afirmativas a seguir
I- Em um mesmo periacuteodo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de niacuteveis II- Os elementos da coluna 2A apresentam na uacuteltima camada a configuraccedilatildeo ns2 III- Quando o subniacutevel mais energeacutetico eacute tipo s ou p o elemento eacute de transiccedilatildeo IV- Em um mesmo grupo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de camadas
Quantas afirmativas estatildeo corretas a) nenhuma b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13) Considere um elemento R cujo subniacutevel mais energeacutetico eacute o 4p3 Qual o periacuteodo e coluna da tabela perioacutedica esse elemento estaacute localizado a) 4ordm coluna 3A b) 4ordm coluna 4A c) 4ordm coluna 5A d) 5ordm coluna 6A e) 5ordm coluna 5A 14) O aacutetomo elemento quiacutemico X localizado na famiacutelia dos calcogecircnios e no 4ordm periacuteodo do sistema perioacutedico tem 45 necircutrons Assinale o nuacutemero de massa de X a) 34 b) 45 c) 79 d) 80 e) 81
18
15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
19
UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
20
a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
21
Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
22
PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
23
Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
24
Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
25
26
3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
42
43
claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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Fenocircmenos Fiacutesicos a substacircncia pela qual a mateacuteria eacute formada natildeo passa por
transformaccedilatildeo alguma ou seja natildeo passa por mudanccedilas Sendo assim sua forma
seu tamanho sua aparecircncia podem mudar mas natildeo sua composiccedilatildeo
Exemplo Solidificaccedilatildeo da aacutegua A substacircncia no caso a aacutegua estava no estado
liacutequido e passou para o estado soacutelido sua forma e tamanho mudaram mas seus
constituintes natildeo
Fenocircmenos Quiacutemicos a composiccedilatildeo da mateacuteria passa por mudanccedilas ou seja
uma ou mais substacircncias se alteram dando origem a compostos diferentes
Mas como saber se uma determinada mateacuteria passou por alguma transformaccedilatildeo
quiacutemica Eacute faacutecil A formaccedilatildeo de uma nova substacircncia pode ser identificada pelos
seguintes fenocircmenos Alteraccedilatildeo na cor Exemplo quando queimamos o papel ele
passa de branco para preto eacute uma transformaccedilatildeo em seu estado quiacutemico
Surgimento de chama ou luminosidade Exemplo queima do aacutelcool
Efervescecircncia (liberaccedilatildeo de um gaacutes) Exemplo quando dissolvemos um antiaacutecido
estomacal em aacutegua
MODELO ATOcircMICO MODERNO
Evoluccedilatildeo do modelo atocircmico
Aacutetomo moderno
Modelos atocircmicos foram sugeridos desde a Antiguumlidade por gregos como Demoacutecrito de Abdera (420 aC) e Leucipo (450 aC) que jaacute afirmavam que a mateacuteria era composta por pequenas partiacuteculas que receberam a denominaccedilatildeo de aacutetomo palavra que em grego significa indivisiacutevel Esse modelo eacute um modelo filosoacutefico sem forma definida e sem nuacutecleo e natildeo tem nenhuma base cientiacutefica
Desde entatildeo passou por modelos propostos por Dalton (1803) e por Thomson (1898) ateacute chegar ao modelo mais atual que foi criado por Rutherford em 1911 Segundo ele o aacutetomo consiste em um nuacutecleo pequeno que compreende toda a carga positiva e praticamente a massa do aacutetomo e tambeacutem de uma regiatildeo extranuclear que eacute um espaccedilo vazio onde soacute existem eleacutetrons distribuiacutedos Mais tarde em 1914 Rutherford conceituou o nuacutecleo atocircmico que eacute uma partiacutecula que tem uma massa maior que a do eleacutetron mas se tratando da carga o nuacutecleo e o eleacutetron possuem cargas iguais mas de sinais opostos Os eleacutetrons possuem carga negativa e o nuacutecleo possui carga positiva Rutherford em 1920 afirmou que essa carga positiva deve-se agrave presenccedila de proacutetons nome proposto por ele Em 1913 o aacutetomo passou por um aperfeiccediloamento realizado pelo fiacutesico dinamarquecircs Niels Bohr que dividiu a eletrosfera em sete camadas chamadas atualmente de camadas de valecircncia
Modelo atual
1 Nuacutecleo = proacutetons + necircutrons 2 No de proacutetons = No atocircmico (Z) caracteriza o elemento 3 Massa do proacuteton = massa do necircutron 4 (No de proacutetons) + (No de necircutrons) = massa atocircmica (A) 5 Massa do eleacutetron = despreziacutevel
DISTRIBUICcedilAtildeO ELETROcircNICA
Os eleacutetrons estatildeo distribuiacutedos em camadas ao redor do nuacutecleo Admite-se a existecircncia de 7 camadas eletrocircnicas designados pelas letras maiuacutesculas KLMNOP e Q Agrave medida que as camadas se afastam do nuacutecleo aumenta a energia dos eleacutetrons nelas localizados As camadas da eletrosfera representam os niacuteveis de energia da eletrosfera Assim as camadas KLMNO P e Q constituem os 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm e 7ordm niacuteveis de energia respectivamente Por meio de meacutetodos experimentais os quiacutemicos concluiacuteram que o nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada camada ou niacutevel de energia eacute
Niacutevel de energia Camada Nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons 1ordm K 2 2ordm L 8 3ordm M 18 4ordm N 32 5ordm O 32 6ordm P 18 7ordm Q 2 (alguns autores admitem ateacute 8)
Em cada camada ou niacutevel de energia os eleacutetrons se distribuem em subcamadas ou subniacuteveis de energia representados pelas letras spdf em ordem crescente de energia O nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada subcamada ou subnivel de energia tambeacutem foi determinado experimentalmente
energia crescente ----------------------------------gt
Subniacutevel s p d f Nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons 2 6 10 14
O nuacutemero de subniacuteveis que constituem cada niacutevel de energia depende do nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada niacutevel Assim como no 1ordm niacutevel cabem no maacuteximo 2 eleacutetrons esse niacutevel apresenta apenas um subniacutevel s no qual cabem os 2 eleacutetrons O subniacutevel s do 1ordm niacutevel de energia eacute representado por 1s Como no 2ordm niacutevel cabem no maacuteximo 8 eleacutetrons o 2ordm niacutevel eacute constituiacutedo de um subniacutevel s no qual cabem no maacuteximo 2 eleacutetrons e um subniacutevel p no qual cabem no maacuteximo 6 eleacutetrons Desse modo o 2ordm niacutevel eacute formado de dois subniacuteveis representados por 2s e 2p e assim por diante
Resumindo
Niacutevel Camada Nordm maacuteximo de eleacutetrons Subniacuteveis conhecidos 1ordm K 2 1s 2ordm L 8 2s e 2p 3ordm M 18 3s 3p e 3d 4ordm N 32 4s 4p 4d e 4f 5ordm O 32 5s 5p 5d e 5f 6ordm P 18 6s 6p e 6d 7ordm Q 2 (alguns autores admitem ateacute 8) 7s 7p
Linus Gari Pauling (1901-1994) quiacutemico americano elaborou um dispositivo praacutetico que permite colocar todos os subniacuteveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia Eacute o processo das diagonais denominado diagrama de Pauling representado a seguir A ordem crescente de energia dos subniacuteveis eacute a ordem na sequumlecircncia das diagonais
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d ---------------------------------------------------------------------gt ordem crescente de energia Acompanhe os exemplos de distribuiccedilatildeo eletrocircnica 1 - Distribuir os eleacutetrons do aacutetomo normal de manganecircs (Z=25) em ordem de camada Soluccedilatildeo Se Z=25 isto significa que no aacutetomo normal de manganecircs haacute 25 eleacutetrons Aplicando o diagrama de Pauling teremos 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
Resposta K=2 L=8 M=13 N=2 2 - Distribuir os eleacutetrons do aacutetomo normal de xenocircnio (Z=54) em ordem de camada Soluccedilatildeo 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p6 5s2 4d105p6
Resposta K=2 L=8 M=18 N=18 O=8
EXERCIacuteCIOS
1) Conte o nuacutemero de aacutetomos de cada moleacutecula e calcule o seu peso molecular C2H6O Ca3(PO4)2 O2 NH3 CO2 Fe2(SO4)3 (NH4)2SO4 Mn2O7 Na2CO3 Na2SO4 H2O Fe2(CO3)3
9
2) O aacutetomo de caacutelcio (Ca) tem 20 proacutetons e o de zinco (Zn) tem 30 Qual deles possui maior nuacutemero de necircutrons Justifique
3) Um aacutetomo apresenta 15 proacutetons e 12 necircutrons Qual o valor da massa atocircmica
e o nuacutemero atocircmico
4) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica do iacuteon de soacutedio (Na+) sabendo que o nuacutemero
atocircmico do soacutedio eacute 11
5) Um aacutetomo tem 15 proacutetons e 17 necircutrons Qual eacute seu nuacutemero de massas
6) Se um aacutetomo tem nuacutemero de massa 36 e nuacutemero atocircmico 17 quantos necircutrons contecircm
7) Com a ajuda de uma Tabela Perioacutedica escreva o siacutembolo dos seguintes
elementos
a) alumiacutenio b) chumbo c) prata d) oxigecircnio e) potaacutessio f) carbono
g) bromo h) enxofre i) soacutedio
8) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica dos seguintes aacutetomos de acordo com o diagrama de Pauling a) Al (Z=13) b) Br (Z=35) c) Xe (Z=54 d) Pb (Z=82) e) Se(Z=34)
9) Complete o quadro abaixo elemento siacutembolo Z A proacutetons necircutrons eleacutetrons
soacutedio 11 12
cobalto 60 27
fluacuteor 9 10
uracircnio 92 238
carbono 8 6
10) Um elemento cujo aacutetomo possui 20 necircutrons e apresenta distribuiccedilatildeo eletrocircnica no estado fundamental 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 tem
a) nuacutemero atocircmico 20 e nuacutemero de massa 39
10
b) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 20 c) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 20 d) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 39 e) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 19
11) Como eacute a distribuiccedilatildeo eletrocircnica geneacuterica para a uacuteltima camada dos elementos dos Grupos IA IIA IIA IVA VA VIA VIIA e VIIIA 12) O subniacutevel 4s1 eacute o mais energeacutetico de um aacutetomo Determine
a) o nuacutemero total de eleacutetrons desse aacutetomo b) o nuacutemero de camadas c) o nuacutemero atocircmico
13) Qual o nuacutemero atocircmico do elemento que possui na uacuteltima camada eletrocircnica os seguintes subniacuteveis 4s2 4p5 14) Analise o elemento que apresenta nuacutemero de massa 31 e 16 necircutrons e responda os quesitos a seguir
a)Qual o seu nuacutemero atocircmico b)Qual a sua distribuiccedilatildeo eletrocircnica por subniacutevel c)Quantas camadas esse elemento tem d)Qual eacute a sua uacuteltima camada (em letra K L M N O P Q)
15) Quantos eleacutetrons podem no maacuteximo os subniacuteveis abaixo
a) subniacutevel s b) subniacutevel p c) subniacutevel d d) subniacutevel f
UNIDADE II Tabela Perioacutedica
Tabela Perioacutedica - Introduccedilatildeo
- Propriedades da Tabela Perioacutedica - Propriedades Perioacutedicas - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Tabela perioacutedica dos elementos quiacutemicos eacute a disposiccedilatildeo sistemaacutetica dos elementos na forma de uma tabela em funccedilatildeo de suas propriedades Eacute muito uacutetil para se preverem as caracteriacutesticas e tendecircncias dos aacutetomos Permite por exemplo prever o comportamento de aacutetomos e das moleacuteculas deles formadas ou entender porque certos aacutetomos satildeo extremamente reativos enquanto outros satildeo praticamente inertes etc Permite prever propriedades como eletronegatividade raio iocircnico energia de ionizaccedilatildeo etc Daacute enfim fazer inferecircncias quimicas plausiacuteveis A forma claacutessica tradicional eacute a bidimensional Haacute poreacutem vaacuterias outras formas propostas com topologia tridimensional e formatos diversos
PROPRIEDADES DA TABELA PERIOacuteDICA
A Tabela Perioacutedica surgiu devido agrave crescente descoberta de elementos quiacutemicos e suas propriedades os quais necessitavam ser organizados segundo suas caracteriacutesticas Ateacute 1800 aproximadamente 30 elementos eram conhecidos nos dias de hoje a Tabela Perioacutedica consta com 118 elementos Vejam soacute como ela cresceu Com a Tabela Perioacutedica podemos analisar uma seacuterie de propriedades dos elementos Um quiacutemico sempre a tem em matildeos Mas por que seraacute que ela tem esse nome
11
O nome Tabela Perioacutedica eacute devido agrave periodicidade ou seja agrave repeticcedilatildeo de propriedades de intervalos em intervalos como por exemplo ocorre com as fases da lua que mudam durante o mecircs e se repetem mecircs apoacutes mecircs A base da classificaccedilatildeo perioacutedica atual eacute a tabela de Mendeleev com a diferenccedila de que as propriedades dos elementos variam periodicamente com seus nuacutemeros atocircmicos e natildeo com os pesos atocircmicos como era a classificaccedilatildeo feita por Mendeleev A Tabela Perioacutedica atual conteacutem 118 elementos distribuiacutedos em 7 linhas horizontais cada uma sendo chamada de periacuteodo Os elementos pertencentes ao mesmo periacuteodo possuem o mesmo nuacutemero de camadas de eleacutetrons Vamos verificar
K 2 K 2 K 2
L 1 L 4 L 8
Viu soacute o liacutetio o carbono e o neocircnio possuem 2 camadas (K e L) portanto satildeo do segundo periacuteodo As linhas verticais da Tabela Perioacutedica satildeo denominadas de famiacutelias e estatildeo divididas em 18 colunas Os elementos quiacutemicos que estatildeo na mesma coluna na Tabela Perioacutedica possuem propriedades quiacutemicas e fiacutesicas semelhantes A famiacutelia eacute caracterizada pelos eleacutetrons do subniacutevel mais energeacutetico portanto os elementos de uma mesma famiacutelia apresentam a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada Vamos verificar alguns exemplos
O beriacutelio e o caacutelcio tem a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada isto eacute s2 portanto ambos pertencem agrave famiacutelia 2A ou 2 Algumas colunas possuem nomes especiais Vamos conhecer quais satildeo elas
12Famiacutelia 1 (1A) - Alcalinos
13
Os
elementos da Tabela Perioacutedica podem ser classificados como
Famiacutelia 2 (2A) - Alcalino-terrosos
Famiacutelia 13 (3A) - Famiacutelia do boro
Famiacutelia 14 (4A) - Famiacutelia do carbono
Famiacutelia 15 (5A) - Famiacutelia do nitrogecircnio
Famiacutelia 16 (6A) - Calcogecircnios
Famiacutelia 17 (7A) - Halogecircnios
Famiacutelia 18 (Zero) - Gases Nobres
Metais Eles satildeo a maioria dos elementos da tabela Satildeo bons condutores
de eletricidade e calor maleaacuteveis e duacutecteis possuem brilho metaacutelico caracteriacutestico e satildeo soacutelidos com exceccedilatildeo do mercuacuterio
Natildeo-Metais Satildeo os mais abundantes na natureza e ao contraacuterio dos metais natildeo satildeo bons condutores de calor e eletricidade natildeo satildeo maleaacuteveis e duacutecteis e natildeo possuem brilho como os metais
Gases Nobres Satildeo no total 6 elementos e sua caracteriacutestica mais importante eacute a ineacutercia quiacutemica
Hidrogecircnio O hidrogecircnio eacute um elemento considerado agrave parte por ter um comportamento uacutenico
PROPRIEDADES PERIOacuteDICAS
Aperioacutedicas satildeo aquelas que soacute aumentam ou soacute diminuem com o aumento do nuacutemero atocircmico Ex nuacutemero de eleacutetrons calor especIacutefico Perioacutedicas satildeo aquelas que crescem e decrescem seguidamente agrave medida que aumenta o nuacutemero atocircmico As principais propriedades perioacutedicas satildeo
Raio Atocircmico eacute a metade da distacircncia entre dois nuacutecleos de aacutetomos do mesmo elemento Nas famiacutelias os raios atocircmicos aumentam de cima para baixo pois aumentam os niacuteveis de energia (camadas) Nos periacuteodos os raios atocircmicos aumentam da direita para esquerda pois agrave medida que Z aumenta o nuacutemero de camadas permanece constante aumentando a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera diminuindo o raio atocircmico
Raio Atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo eacute a energia necessaacuteria para retirar um eleacutetron de um aacutetomo (ou iacuteon) no estado gasoso Quanto menor o raio atocircmico maior a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera e consequumlentemente maior o potencial de ionizaccedilatildeo Logo o potencial de ionizaccedilatildeo varia
opostamente ao raio atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo
Afinidade Eletrocircnica eacute a quantidade de energia liberada quando um aacutetomo
isolado no estado gasoso recebe um eleacutetron A afinidade eletrocircnica varia da mesma
forma que a energia de ionizaccedilatildeo
14
Eletronegatividade eacute a capacidade que um aacutetomo possui de atrair o par de
eleacutetrons compartilhado com outro aacutetomo A eletronegatividade varia da mesma
forma que o potencial
de ionizaccedilatildeo
Eletronegatividade
Eletropositividade ou Caraacuteter metaacutelico eacute a capacidade que um aacutetomo possui de doar eleacutetrons A eletropositividade varia opostamente agrave eletronegatividade
Outras Propriedades Perioacutedicas
15
EXERCIacuteCIOS
1) Escolha a espeacutecie com maior energia de ionizaccedilatildeo a) Li b) Be c) C d) N e) Ne
2) Assinale a alternativa que conteacutem a espeacutecie de maior Raio Iocircnico a) Na1+ b) Mg2+ c) Al3+ d) S2- e) Cl1- 3) Qual o elemento de maior afinidade eletrocircnica a) oxigecircnio b) nitrogecircnio c) fluacuteor d) cloro e) neocircnio 4) Qual eacute o nuacutemero de eleacutetrons de valecircncia presente no seguinte aacutetomo de Fe a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 5) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior energia de ionizaccedilatildeo a) Ne b) F c) O d) C e) Li 6) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior eletronegatividade a) Ne b) F c) O d) C e) Li 7) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior Raio Atocircmico a) Ne b) F c) O d) C e) Li
8) Um elemento quiacutemico encontra-se no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica Quantas camadas eletrocircnicas devem existir na eletrosfera de seus aacutetomos
9) Onde estaacute localizado na tabela perioacutedica o elemento de nuacutemero atocircmico 31
a) famiacutelia do carbono b) coluna 5A c) 3ordm periacuteodo d) grupo 13 e) famiacutelia dos calcogecircnios
10) Um determinado elemento quiacutemico estaacute situado no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica e pertence agrave famiacutelia dos calcogecircnios Qual o seu nuacutemero atocircmico a) 16 b) 17 c) 33
16
17
d) 34 e) 53 11) Um aacutetomo tem A=81 e 46 necircutrons apresenta X eleacutetrons no niacutevel mais externo e estaacute localizado no grupo Y da tabela perioacutedica Qual o valor de X e Y respectivamente a) 6 16 b) 7 17 c) 5 15 d) 6 17 e) 7 16
12) Resolva a questatildeo com base na anaacutelise das afirmativas a seguir
I- Em um mesmo periacuteodo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de niacuteveis II- Os elementos da coluna 2A apresentam na uacuteltima camada a configuraccedilatildeo ns2 III- Quando o subniacutevel mais energeacutetico eacute tipo s ou p o elemento eacute de transiccedilatildeo IV- Em um mesmo grupo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de camadas
Quantas afirmativas estatildeo corretas a) nenhuma b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13) Considere um elemento R cujo subniacutevel mais energeacutetico eacute o 4p3 Qual o periacuteodo e coluna da tabela perioacutedica esse elemento estaacute localizado a) 4ordm coluna 3A b) 4ordm coluna 4A c) 4ordm coluna 5A d) 5ordm coluna 6A e) 5ordm coluna 5A 14) O aacutetomo elemento quiacutemico X localizado na famiacutelia dos calcogecircnios e no 4ordm periacuteodo do sistema perioacutedico tem 45 necircutrons Assinale o nuacutemero de massa de X a) 34 b) 45 c) 79 d) 80 e) 81
18
15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
19
UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
20
a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
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Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
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PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
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Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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Desde entatildeo passou por modelos propostos por Dalton (1803) e por Thomson (1898) ateacute chegar ao modelo mais atual que foi criado por Rutherford em 1911 Segundo ele o aacutetomo consiste em um nuacutecleo pequeno que compreende toda a carga positiva e praticamente a massa do aacutetomo e tambeacutem de uma regiatildeo extranuclear que eacute um espaccedilo vazio onde soacute existem eleacutetrons distribuiacutedos Mais tarde em 1914 Rutherford conceituou o nuacutecleo atocircmico que eacute uma partiacutecula que tem uma massa maior que a do eleacutetron mas se tratando da carga o nuacutecleo e o eleacutetron possuem cargas iguais mas de sinais opostos Os eleacutetrons possuem carga negativa e o nuacutecleo possui carga positiva Rutherford em 1920 afirmou que essa carga positiva deve-se agrave presenccedila de proacutetons nome proposto por ele Em 1913 o aacutetomo passou por um aperfeiccediloamento realizado pelo fiacutesico dinamarquecircs Niels Bohr que dividiu a eletrosfera em sete camadas chamadas atualmente de camadas de valecircncia
Modelo atual
1 Nuacutecleo = proacutetons + necircutrons 2 No de proacutetons = No atocircmico (Z) caracteriza o elemento 3 Massa do proacuteton = massa do necircutron 4 (No de proacutetons) + (No de necircutrons) = massa atocircmica (A) 5 Massa do eleacutetron = despreziacutevel
DISTRIBUICcedilAtildeO ELETROcircNICA
Os eleacutetrons estatildeo distribuiacutedos em camadas ao redor do nuacutecleo Admite-se a existecircncia de 7 camadas eletrocircnicas designados pelas letras maiuacutesculas KLMNOP e Q Agrave medida que as camadas se afastam do nuacutecleo aumenta a energia dos eleacutetrons nelas localizados As camadas da eletrosfera representam os niacuteveis de energia da eletrosfera Assim as camadas KLMNO P e Q constituem os 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm e 7ordm niacuteveis de energia respectivamente Por meio de meacutetodos experimentais os quiacutemicos concluiacuteram que o nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada camada ou niacutevel de energia eacute
Niacutevel de energia Camada Nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons 1ordm K 2 2ordm L 8 3ordm M 18 4ordm N 32 5ordm O 32 6ordm P 18 7ordm Q 2 (alguns autores admitem ateacute 8)
Em cada camada ou niacutevel de energia os eleacutetrons se distribuem em subcamadas ou subniacuteveis de energia representados pelas letras spdf em ordem crescente de energia O nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada subcamada ou subnivel de energia tambeacutem foi determinado experimentalmente
energia crescente ----------------------------------gt
Subniacutevel s p d f Nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons 2 6 10 14
O nuacutemero de subniacuteveis que constituem cada niacutevel de energia depende do nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada niacutevel Assim como no 1ordm niacutevel cabem no maacuteximo 2 eleacutetrons esse niacutevel apresenta apenas um subniacutevel s no qual cabem os 2 eleacutetrons O subniacutevel s do 1ordm niacutevel de energia eacute representado por 1s Como no 2ordm niacutevel cabem no maacuteximo 8 eleacutetrons o 2ordm niacutevel eacute constituiacutedo de um subniacutevel s no qual cabem no maacuteximo 2 eleacutetrons e um subniacutevel p no qual cabem no maacuteximo 6 eleacutetrons Desse modo o 2ordm niacutevel eacute formado de dois subniacuteveis representados por 2s e 2p e assim por diante
Resumindo
Niacutevel Camada Nordm maacuteximo de eleacutetrons Subniacuteveis conhecidos 1ordm K 2 1s 2ordm L 8 2s e 2p 3ordm M 18 3s 3p e 3d 4ordm N 32 4s 4p 4d e 4f 5ordm O 32 5s 5p 5d e 5f 6ordm P 18 6s 6p e 6d 7ordm Q 2 (alguns autores admitem ateacute 8) 7s 7p
Linus Gari Pauling (1901-1994) quiacutemico americano elaborou um dispositivo praacutetico que permite colocar todos os subniacuteveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia Eacute o processo das diagonais denominado diagrama de Pauling representado a seguir A ordem crescente de energia dos subniacuteveis eacute a ordem na sequumlecircncia das diagonais
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d ---------------------------------------------------------------------gt ordem crescente de energia Acompanhe os exemplos de distribuiccedilatildeo eletrocircnica 1 - Distribuir os eleacutetrons do aacutetomo normal de manganecircs (Z=25) em ordem de camada Soluccedilatildeo Se Z=25 isto significa que no aacutetomo normal de manganecircs haacute 25 eleacutetrons Aplicando o diagrama de Pauling teremos 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
Resposta K=2 L=8 M=13 N=2 2 - Distribuir os eleacutetrons do aacutetomo normal de xenocircnio (Z=54) em ordem de camada Soluccedilatildeo 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p6 5s2 4d105p6
Resposta K=2 L=8 M=18 N=18 O=8
EXERCIacuteCIOS
1) Conte o nuacutemero de aacutetomos de cada moleacutecula e calcule o seu peso molecular C2H6O Ca3(PO4)2 O2 NH3 CO2 Fe2(SO4)3 (NH4)2SO4 Mn2O7 Na2CO3 Na2SO4 H2O Fe2(CO3)3
9
2) O aacutetomo de caacutelcio (Ca) tem 20 proacutetons e o de zinco (Zn) tem 30 Qual deles possui maior nuacutemero de necircutrons Justifique
3) Um aacutetomo apresenta 15 proacutetons e 12 necircutrons Qual o valor da massa atocircmica
e o nuacutemero atocircmico
4) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica do iacuteon de soacutedio (Na+) sabendo que o nuacutemero
atocircmico do soacutedio eacute 11
5) Um aacutetomo tem 15 proacutetons e 17 necircutrons Qual eacute seu nuacutemero de massas
6) Se um aacutetomo tem nuacutemero de massa 36 e nuacutemero atocircmico 17 quantos necircutrons contecircm
7) Com a ajuda de uma Tabela Perioacutedica escreva o siacutembolo dos seguintes
elementos
a) alumiacutenio b) chumbo c) prata d) oxigecircnio e) potaacutessio f) carbono
g) bromo h) enxofre i) soacutedio
8) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica dos seguintes aacutetomos de acordo com o diagrama de Pauling a) Al (Z=13) b) Br (Z=35) c) Xe (Z=54 d) Pb (Z=82) e) Se(Z=34)
9) Complete o quadro abaixo elemento siacutembolo Z A proacutetons necircutrons eleacutetrons
soacutedio 11 12
cobalto 60 27
fluacuteor 9 10
uracircnio 92 238
carbono 8 6
10) Um elemento cujo aacutetomo possui 20 necircutrons e apresenta distribuiccedilatildeo eletrocircnica no estado fundamental 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 tem
a) nuacutemero atocircmico 20 e nuacutemero de massa 39
10
b) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 20 c) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 20 d) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 39 e) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 19
11) Como eacute a distribuiccedilatildeo eletrocircnica geneacuterica para a uacuteltima camada dos elementos dos Grupos IA IIA IIA IVA VA VIA VIIA e VIIIA 12) O subniacutevel 4s1 eacute o mais energeacutetico de um aacutetomo Determine
a) o nuacutemero total de eleacutetrons desse aacutetomo b) o nuacutemero de camadas c) o nuacutemero atocircmico
13) Qual o nuacutemero atocircmico do elemento que possui na uacuteltima camada eletrocircnica os seguintes subniacuteveis 4s2 4p5 14) Analise o elemento que apresenta nuacutemero de massa 31 e 16 necircutrons e responda os quesitos a seguir
a)Qual o seu nuacutemero atocircmico b)Qual a sua distribuiccedilatildeo eletrocircnica por subniacutevel c)Quantas camadas esse elemento tem d)Qual eacute a sua uacuteltima camada (em letra K L M N O P Q)
15) Quantos eleacutetrons podem no maacuteximo os subniacuteveis abaixo
a) subniacutevel s b) subniacutevel p c) subniacutevel d d) subniacutevel f
UNIDADE II Tabela Perioacutedica
Tabela Perioacutedica - Introduccedilatildeo
- Propriedades da Tabela Perioacutedica - Propriedades Perioacutedicas - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Tabela perioacutedica dos elementos quiacutemicos eacute a disposiccedilatildeo sistemaacutetica dos elementos na forma de uma tabela em funccedilatildeo de suas propriedades Eacute muito uacutetil para se preverem as caracteriacutesticas e tendecircncias dos aacutetomos Permite por exemplo prever o comportamento de aacutetomos e das moleacuteculas deles formadas ou entender porque certos aacutetomos satildeo extremamente reativos enquanto outros satildeo praticamente inertes etc Permite prever propriedades como eletronegatividade raio iocircnico energia de ionizaccedilatildeo etc Daacute enfim fazer inferecircncias quimicas plausiacuteveis A forma claacutessica tradicional eacute a bidimensional Haacute poreacutem vaacuterias outras formas propostas com topologia tridimensional e formatos diversos
PROPRIEDADES DA TABELA PERIOacuteDICA
A Tabela Perioacutedica surgiu devido agrave crescente descoberta de elementos quiacutemicos e suas propriedades os quais necessitavam ser organizados segundo suas caracteriacutesticas Ateacute 1800 aproximadamente 30 elementos eram conhecidos nos dias de hoje a Tabela Perioacutedica consta com 118 elementos Vejam soacute como ela cresceu Com a Tabela Perioacutedica podemos analisar uma seacuterie de propriedades dos elementos Um quiacutemico sempre a tem em matildeos Mas por que seraacute que ela tem esse nome
11
O nome Tabela Perioacutedica eacute devido agrave periodicidade ou seja agrave repeticcedilatildeo de propriedades de intervalos em intervalos como por exemplo ocorre com as fases da lua que mudam durante o mecircs e se repetem mecircs apoacutes mecircs A base da classificaccedilatildeo perioacutedica atual eacute a tabela de Mendeleev com a diferenccedila de que as propriedades dos elementos variam periodicamente com seus nuacutemeros atocircmicos e natildeo com os pesos atocircmicos como era a classificaccedilatildeo feita por Mendeleev A Tabela Perioacutedica atual conteacutem 118 elementos distribuiacutedos em 7 linhas horizontais cada uma sendo chamada de periacuteodo Os elementos pertencentes ao mesmo periacuteodo possuem o mesmo nuacutemero de camadas de eleacutetrons Vamos verificar
K 2 K 2 K 2
L 1 L 4 L 8
Viu soacute o liacutetio o carbono e o neocircnio possuem 2 camadas (K e L) portanto satildeo do segundo periacuteodo As linhas verticais da Tabela Perioacutedica satildeo denominadas de famiacutelias e estatildeo divididas em 18 colunas Os elementos quiacutemicos que estatildeo na mesma coluna na Tabela Perioacutedica possuem propriedades quiacutemicas e fiacutesicas semelhantes A famiacutelia eacute caracterizada pelos eleacutetrons do subniacutevel mais energeacutetico portanto os elementos de uma mesma famiacutelia apresentam a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada Vamos verificar alguns exemplos
O beriacutelio e o caacutelcio tem a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada isto eacute s2 portanto ambos pertencem agrave famiacutelia 2A ou 2 Algumas colunas possuem nomes especiais Vamos conhecer quais satildeo elas
12Famiacutelia 1 (1A) - Alcalinos
13
Os
elementos da Tabela Perioacutedica podem ser classificados como
Famiacutelia 2 (2A) - Alcalino-terrosos
Famiacutelia 13 (3A) - Famiacutelia do boro
Famiacutelia 14 (4A) - Famiacutelia do carbono
Famiacutelia 15 (5A) - Famiacutelia do nitrogecircnio
Famiacutelia 16 (6A) - Calcogecircnios
Famiacutelia 17 (7A) - Halogecircnios
Famiacutelia 18 (Zero) - Gases Nobres
Metais Eles satildeo a maioria dos elementos da tabela Satildeo bons condutores
de eletricidade e calor maleaacuteveis e duacutecteis possuem brilho metaacutelico caracteriacutestico e satildeo soacutelidos com exceccedilatildeo do mercuacuterio
Natildeo-Metais Satildeo os mais abundantes na natureza e ao contraacuterio dos metais natildeo satildeo bons condutores de calor e eletricidade natildeo satildeo maleaacuteveis e duacutecteis e natildeo possuem brilho como os metais
Gases Nobres Satildeo no total 6 elementos e sua caracteriacutestica mais importante eacute a ineacutercia quiacutemica
Hidrogecircnio O hidrogecircnio eacute um elemento considerado agrave parte por ter um comportamento uacutenico
PROPRIEDADES PERIOacuteDICAS
Aperioacutedicas satildeo aquelas que soacute aumentam ou soacute diminuem com o aumento do nuacutemero atocircmico Ex nuacutemero de eleacutetrons calor especIacutefico Perioacutedicas satildeo aquelas que crescem e decrescem seguidamente agrave medida que aumenta o nuacutemero atocircmico As principais propriedades perioacutedicas satildeo
Raio Atocircmico eacute a metade da distacircncia entre dois nuacutecleos de aacutetomos do mesmo elemento Nas famiacutelias os raios atocircmicos aumentam de cima para baixo pois aumentam os niacuteveis de energia (camadas) Nos periacuteodos os raios atocircmicos aumentam da direita para esquerda pois agrave medida que Z aumenta o nuacutemero de camadas permanece constante aumentando a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera diminuindo o raio atocircmico
Raio Atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo eacute a energia necessaacuteria para retirar um eleacutetron de um aacutetomo (ou iacuteon) no estado gasoso Quanto menor o raio atocircmico maior a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera e consequumlentemente maior o potencial de ionizaccedilatildeo Logo o potencial de ionizaccedilatildeo varia
opostamente ao raio atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo
Afinidade Eletrocircnica eacute a quantidade de energia liberada quando um aacutetomo
isolado no estado gasoso recebe um eleacutetron A afinidade eletrocircnica varia da mesma
forma que a energia de ionizaccedilatildeo
14
Eletronegatividade eacute a capacidade que um aacutetomo possui de atrair o par de
eleacutetrons compartilhado com outro aacutetomo A eletronegatividade varia da mesma
forma que o potencial
de ionizaccedilatildeo
Eletronegatividade
Eletropositividade ou Caraacuteter metaacutelico eacute a capacidade que um aacutetomo possui de doar eleacutetrons A eletropositividade varia opostamente agrave eletronegatividade
Outras Propriedades Perioacutedicas
15
EXERCIacuteCIOS
1) Escolha a espeacutecie com maior energia de ionizaccedilatildeo a) Li b) Be c) C d) N e) Ne
2) Assinale a alternativa que conteacutem a espeacutecie de maior Raio Iocircnico a) Na1+ b) Mg2+ c) Al3+ d) S2- e) Cl1- 3) Qual o elemento de maior afinidade eletrocircnica a) oxigecircnio b) nitrogecircnio c) fluacuteor d) cloro e) neocircnio 4) Qual eacute o nuacutemero de eleacutetrons de valecircncia presente no seguinte aacutetomo de Fe a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 5) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior energia de ionizaccedilatildeo a) Ne b) F c) O d) C e) Li 6) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior eletronegatividade a) Ne b) F c) O d) C e) Li 7) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior Raio Atocircmico a) Ne b) F c) O d) C e) Li
8) Um elemento quiacutemico encontra-se no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica Quantas camadas eletrocircnicas devem existir na eletrosfera de seus aacutetomos
9) Onde estaacute localizado na tabela perioacutedica o elemento de nuacutemero atocircmico 31
a) famiacutelia do carbono b) coluna 5A c) 3ordm periacuteodo d) grupo 13 e) famiacutelia dos calcogecircnios
10) Um determinado elemento quiacutemico estaacute situado no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica e pertence agrave famiacutelia dos calcogecircnios Qual o seu nuacutemero atocircmico a) 16 b) 17 c) 33
16
17
d) 34 e) 53 11) Um aacutetomo tem A=81 e 46 necircutrons apresenta X eleacutetrons no niacutevel mais externo e estaacute localizado no grupo Y da tabela perioacutedica Qual o valor de X e Y respectivamente a) 6 16 b) 7 17 c) 5 15 d) 6 17 e) 7 16
12) Resolva a questatildeo com base na anaacutelise das afirmativas a seguir
I- Em um mesmo periacuteodo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de niacuteveis II- Os elementos da coluna 2A apresentam na uacuteltima camada a configuraccedilatildeo ns2 III- Quando o subniacutevel mais energeacutetico eacute tipo s ou p o elemento eacute de transiccedilatildeo IV- Em um mesmo grupo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de camadas
Quantas afirmativas estatildeo corretas a) nenhuma b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13) Considere um elemento R cujo subniacutevel mais energeacutetico eacute o 4p3 Qual o periacuteodo e coluna da tabela perioacutedica esse elemento estaacute localizado a) 4ordm coluna 3A b) 4ordm coluna 4A c) 4ordm coluna 5A d) 5ordm coluna 6A e) 5ordm coluna 5A 14) O aacutetomo elemento quiacutemico X localizado na famiacutelia dos calcogecircnios e no 4ordm periacuteodo do sistema perioacutedico tem 45 necircutrons Assinale o nuacutemero de massa de X a) 34 b) 45 c) 79 d) 80 e) 81
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15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
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UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
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a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
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Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
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PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
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Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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Em cada camada ou niacutevel de energia os eleacutetrons se distribuem em subcamadas ou subniacuteveis de energia representados pelas letras spdf em ordem crescente de energia O nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada subcamada ou subnivel de energia tambeacutem foi determinado experimentalmente
energia crescente ----------------------------------gt
Subniacutevel s p d f Nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons 2 6 10 14
O nuacutemero de subniacuteveis que constituem cada niacutevel de energia depende do nuacutemero maacuteximo de eleacutetrons que cabe em cada niacutevel Assim como no 1ordm niacutevel cabem no maacuteximo 2 eleacutetrons esse niacutevel apresenta apenas um subniacutevel s no qual cabem os 2 eleacutetrons O subniacutevel s do 1ordm niacutevel de energia eacute representado por 1s Como no 2ordm niacutevel cabem no maacuteximo 8 eleacutetrons o 2ordm niacutevel eacute constituiacutedo de um subniacutevel s no qual cabem no maacuteximo 2 eleacutetrons e um subniacutevel p no qual cabem no maacuteximo 6 eleacutetrons Desse modo o 2ordm niacutevel eacute formado de dois subniacuteveis representados por 2s e 2p e assim por diante
Resumindo
Niacutevel Camada Nordm maacuteximo de eleacutetrons Subniacuteveis conhecidos 1ordm K 2 1s 2ordm L 8 2s e 2p 3ordm M 18 3s 3p e 3d 4ordm N 32 4s 4p 4d e 4f 5ordm O 32 5s 5p 5d e 5f 6ordm P 18 6s 6p e 6d 7ordm Q 2 (alguns autores admitem ateacute 8) 7s 7p
Linus Gari Pauling (1901-1994) quiacutemico americano elaborou um dispositivo praacutetico que permite colocar todos os subniacuteveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia Eacute o processo das diagonais denominado diagrama de Pauling representado a seguir A ordem crescente de energia dos subniacuteveis eacute a ordem na sequumlecircncia das diagonais
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d ---------------------------------------------------------------------gt ordem crescente de energia Acompanhe os exemplos de distribuiccedilatildeo eletrocircnica 1 - Distribuir os eleacutetrons do aacutetomo normal de manganecircs (Z=25) em ordem de camada Soluccedilatildeo Se Z=25 isto significa que no aacutetomo normal de manganecircs haacute 25 eleacutetrons Aplicando o diagrama de Pauling teremos 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
Resposta K=2 L=8 M=13 N=2 2 - Distribuir os eleacutetrons do aacutetomo normal de xenocircnio (Z=54) em ordem de camada Soluccedilatildeo 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p6 5s2 4d105p6
Resposta K=2 L=8 M=18 N=18 O=8
EXERCIacuteCIOS
1) Conte o nuacutemero de aacutetomos de cada moleacutecula e calcule o seu peso molecular C2H6O Ca3(PO4)2 O2 NH3 CO2 Fe2(SO4)3 (NH4)2SO4 Mn2O7 Na2CO3 Na2SO4 H2O Fe2(CO3)3
9
2) O aacutetomo de caacutelcio (Ca) tem 20 proacutetons e o de zinco (Zn) tem 30 Qual deles possui maior nuacutemero de necircutrons Justifique
3) Um aacutetomo apresenta 15 proacutetons e 12 necircutrons Qual o valor da massa atocircmica
e o nuacutemero atocircmico
4) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica do iacuteon de soacutedio (Na+) sabendo que o nuacutemero
atocircmico do soacutedio eacute 11
5) Um aacutetomo tem 15 proacutetons e 17 necircutrons Qual eacute seu nuacutemero de massas
6) Se um aacutetomo tem nuacutemero de massa 36 e nuacutemero atocircmico 17 quantos necircutrons contecircm
7) Com a ajuda de uma Tabela Perioacutedica escreva o siacutembolo dos seguintes
elementos
a) alumiacutenio b) chumbo c) prata d) oxigecircnio e) potaacutessio f) carbono
g) bromo h) enxofre i) soacutedio
8) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica dos seguintes aacutetomos de acordo com o diagrama de Pauling a) Al (Z=13) b) Br (Z=35) c) Xe (Z=54 d) Pb (Z=82) e) Se(Z=34)
9) Complete o quadro abaixo elemento siacutembolo Z A proacutetons necircutrons eleacutetrons
soacutedio 11 12
cobalto 60 27
fluacuteor 9 10
uracircnio 92 238
carbono 8 6
10) Um elemento cujo aacutetomo possui 20 necircutrons e apresenta distribuiccedilatildeo eletrocircnica no estado fundamental 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 tem
a) nuacutemero atocircmico 20 e nuacutemero de massa 39
10
b) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 20 c) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 20 d) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 39 e) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 19
11) Como eacute a distribuiccedilatildeo eletrocircnica geneacuterica para a uacuteltima camada dos elementos dos Grupos IA IIA IIA IVA VA VIA VIIA e VIIIA 12) O subniacutevel 4s1 eacute o mais energeacutetico de um aacutetomo Determine
a) o nuacutemero total de eleacutetrons desse aacutetomo b) o nuacutemero de camadas c) o nuacutemero atocircmico
13) Qual o nuacutemero atocircmico do elemento que possui na uacuteltima camada eletrocircnica os seguintes subniacuteveis 4s2 4p5 14) Analise o elemento que apresenta nuacutemero de massa 31 e 16 necircutrons e responda os quesitos a seguir
a)Qual o seu nuacutemero atocircmico b)Qual a sua distribuiccedilatildeo eletrocircnica por subniacutevel c)Quantas camadas esse elemento tem d)Qual eacute a sua uacuteltima camada (em letra K L M N O P Q)
15) Quantos eleacutetrons podem no maacuteximo os subniacuteveis abaixo
a) subniacutevel s b) subniacutevel p c) subniacutevel d d) subniacutevel f
UNIDADE II Tabela Perioacutedica
Tabela Perioacutedica - Introduccedilatildeo
- Propriedades da Tabela Perioacutedica - Propriedades Perioacutedicas - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Tabela perioacutedica dos elementos quiacutemicos eacute a disposiccedilatildeo sistemaacutetica dos elementos na forma de uma tabela em funccedilatildeo de suas propriedades Eacute muito uacutetil para se preverem as caracteriacutesticas e tendecircncias dos aacutetomos Permite por exemplo prever o comportamento de aacutetomos e das moleacuteculas deles formadas ou entender porque certos aacutetomos satildeo extremamente reativos enquanto outros satildeo praticamente inertes etc Permite prever propriedades como eletronegatividade raio iocircnico energia de ionizaccedilatildeo etc Daacute enfim fazer inferecircncias quimicas plausiacuteveis A forma claacutessica tradicional eacute a bidimensional Haacute poreacutem vaacuterias outras formas propostas com topologia tridimensional e formatos diversos
PROPRIEDADES DA TABELA PERIOacuteDICA
A Tabela Perioacutedica surgiu devido agrave crescente descoberta de elementos quiacutemicos e suas propriedades os quais necessitavam ser organizados segundo suas caracteriacutesticas Ateacute 1800 aproximadamente 30 elementos eram conhecidos nos dias de hoje a Tabela Perioacutedica consta com 118 elementos Vejam soacute como ela cresceu Com a Tabela Perioacutedica podemos analisar uma seacuterie de propriedades dos elementos Um quiacutemico sempre a tem em matildeos Mas por que seraacute que ela tem esse nome
11
O nome Tabela Perioacutedica eacute devido agrave periodicidade ou seja agrave repeticcedilatildeo de propriedades de intervalos em intervalos como por exemplo ocorre com as fases da lua que mudam durante o mecircs e se repetem mecircs apoacutes mecircs A base da classificaccedilatildeo perioacutedica atual eacute a tabela de Mendeleev com a diferenccedila de que as propriedades dos elementos variam periodicamente com seus nuacutemeros atocircmicos e natildeo com os pesos atocircmicos como era a classificaccedilatildeo feita por Mendeleev A Tabela Perioacutedica atual conteacutem 118 elementos distribuiacutedos em 7 linhas horizontais cada uma sendo chamada de periacuteodo Os elementos pertencentes ao mesmo periacuteodo possuem o mesmo nuacutemero de camadas de eleacutetrons Vamos verificar
K 2 K 2 K 2
L 1 L 4 L 8
Viu soacute o liacutetio o carbono e o neocircnio possuem 2 camadas (K e L) portanto satildeo do segundo periacuteodo As linhas verticais da Tabela Perioacutedica satildeo denominadas de famiacutelias e estatildeo divididas em 18 colunas Os elementos quiacutemicos que estatildeo na mesma coluna na Tabela Perioacutedica possuem propriedades quiacutemicas e fiacutesicas semelhantes A famiacutelia eacute caracterizada pelos eleacutetrons do subniacutevel mais energeacutetico portanto os elementos de uma mesma famiacutelia apresentam a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada Vamos verificar alguns exemplos
O beriacutelio e o caacutelcio tem a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada isto eacute s2 portanto ambos pertencem agrave famiacutelia 2A ou 2 Algumas colunas possuem nomes especiais Vamos conhecer quais satildeo elas
12Famiacutelia 1 (1A) - Alcalinos
13
Os
elementos da Tabela Perioacutedica podem ser classificados como
Famiacutelia 2 (2A) - Alcalino-terrosos
Famiacutelia 13 (3A) - Famiacutelia do boro
Famiacutelia 14 (4A) - Famiacutelia do carbono
Famiacutelia 15 (5A) - Famiacutelia do nitrogecircnio
Famiacutelia 16 (6A) - Calcogecircnios
Famiacutelia 17 (7A) - Halogecircnios
Famiacutelia 18 (Zero) - Gases Nobres
Metais Eles satildeo a maioria dos elementos da tabela Satildeo bons condutores
de eletricidade e calor maleaacuteveis e duacutecteis possuem brilho metaacutelico caracteriacutestico e satildeo soacutelidos com exceccedilatildeo do mercuacuterio
Natildeo-Metais Satildeo os mais abundantes na natureza e ao contraacuterio dos metais natildeo satildeo bons condutores de calor e eletricidade natildeo satildeo maleaacuteveis e duacutecteis e natildeo possuem brilho como os metais
Gases Nobres Satildeo no total 6 elementos e sua caracteriacutestica mais importante eacute a ineacutercia quiacutemica
Hidrogecircnio O hidrogecircnio eacute um elemento considerado agrave parte por ter um comportamento uacutenico
PROPRIEDADES PERIOacuteDICAS
Aperioacutedicas satildeo aquelas que soacute aumentam ou soacute diminuem com o aumento do nuacutemero atocircmico Ex nuacutemero de eleacutetrons calor especIacutefico Perioacutedicas satildeo aquelas que crescem e decrescem seguidamente agrave medida que aumenta o nuacutemero atocircmico As principais propriedades perioacutedicas satildeo
Raio Atocircmico eacute a metade da distacircncia entre dois nuacutecleos de aacutetomos do mesmo elemento Nas famiacutelias os raios atocircmicos aumentam de cima para baixo pois aumentam os niacuteveis de energia (camadas) Nos periacuteodos os raios atocircmicos aumentam da direita para esquerda pois agrave medida que Z aumenta o nuacutemero de camadas permanece constante aumentando a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera diminuindo o raio atocircmico
Raio Atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo eacute a energia necessaacuteria para retirar um eleacutetron de um aacutetomo (ou iacuteon) no estado gasoso Quanto menor o raio atocircmico maior a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera e consequumlentemente maior o potencial de ionizaccedilatildeo Logo o potencial de ionizaccedilatildeo varia
opostamente ao raio atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo
Afinidade Eletrocircnica eacute a quantidade de energia liberada quando um aacutetomo
isolado no estado gasoso recebe um eleacutetron A afinidade eletrocircnica varia da mesma
forma que a energia de ionizaccedilatildeo
14
Eletronegatividade eacute a capacidade que um aacutetomo possui de atrair o par de
eleacutetrons compartilhado com outro aacutetomo A eletronegatividade varia da mesma
forma que o potencial
de ionizaccedilatildeo
Eletronegatividade
Eletropositividade ou Caraacuteter metaacutelico eacute a capacidade que um aacutetomo possui de doar eleacutetrons A eletropositividade varia opostamente agrave eletronegatividade
Outras Propriedades Perioacutedicas
15
EXERCIacuteCIOS
1) Escolha a espeacutecie com maior energia de ionizaccedilatildeo a) Li b) Be c) C d) N e) Ne
2) Assinale a alternativa que conteacutem a espeacutecie de maior Raio Iocircnico a) Na1+ b) Mg2+ c) Al3+ d) S2- e) Cl1- 3) Qual o elemento de maior afinidade eletrocircnica a) oxigecircnio b) nitrogecircnio c) fluacuteor d) cloro e) neocircnio 4) Qual eacute o nuacutemero de eleacutetrons de valecircncia presente no seguinte aacutetomo de Fe a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 5) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior energia de ionizaccedilatildeo a) Ne b) F c) O d) C e) Li 6) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior eletronegatividade a) Ne b) F c) O d) C e) Li 7) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior Raio Atocircmico a) Ne b) F c) O d) C e) Li
8) Um elemento quiacutemico encontra-se no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica Quantas camadas eletrocircnicas devem existir na eletrosfera de seus aacutetomos
9) Onde estaacute localizado na tabela perioacutedica o elemento de nuacutemero atocircmico 31
a) famiacutelia do carbono b) coluna 5A c) 3ordm periacuteodo d) grupo 13 e) famiacutelia dos calcogecircnios
10) Um determinado elemento quiacutemico estaacute situado no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica e pertence agrave famiacutelia dos calcogecircnios Qual o seu nuacutemero atocircmico a) 16 b) 17 c) 33
16
17
d) 34 e) 53 11) Um aacutetomo tem A=81 e 46 necircutrons apresenta X eleacutetrons no niacutevel mais externo e estaacute localizado no grupo Y da tabela perioacutedica Qual o valor de X e Y respectivamente a) 6 16 b) 7 17 c) 5 15 d) 6 17 e) 7 16
12) Resolva a questatildeo com base na anaacutelise das afirmativas a seguir
I- Em um mesmo periacuteodo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de niacuteveis II- Os elementos da coluna 2A apresentam na uacuteltima camada a configuraccedilatildeo ns2 III- Quando o subniacutevel mais energeacutetico eacute tipo s ou p o elemento eacute de transiccedilatildeo IV- Em um mesmo grupo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de camadas
Quantas afirmativas estatildeo corretas a) nenhuma b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13) Considere um elemento R cujo subniacutevel mais energeacutetico eacute o 4p3 Qual o periacuteodo e coluna da tabela perioacutedica esse elemento estaacute localizado a) 4ordm coluna 3A b) 4ordm coluna 4A c) 4ordm coluna 5A d) 5ordm coluna 6A e) 5ordm coluna 5A 14) O aacutetomo elemento quiacutemico X localizado na famiacutelia dos calcogecircnios e no 4ordm periacuteodo do sistema perioacutedico tem 45 necircutrons Assinale o nuacutemero de massa de X a) 34 b) 45 c) 79 d) 80 e) 81
18
15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
19
UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
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a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
21
Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
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PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
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Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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26
3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d ---------------------------------------------------------------------gt ordem crescente de energia Acompanhe os exemplos de distribuiccedilatildeo eletrocircnica 1 - Distribuir os eleacutetrons do aacutetomo normal de manganecircs (Z=25) em ordem de camada Soluccedilatildeo Se Z=25 isto significa que no aacutetomo normal de manganecircs haacute 25 eleacutetrons Aplicando o diagrama de Pauling teremos 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
Resposta K=2 L=8 M=13 N=2 2 - Distribuir os eleacutetrons do aacutetomo normal de xenocircnio (Z=54) em ordem de camada Soluccedilatildeo 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p6 5s2 4d105p6
Resposta K=2 L=8 M=18 N=18 O=8
EXERCIacuteCIOS
1) Conte o nuacutemero de aacutetomos de cada moleacutecula e calcule o seu peso molecular C2H6O Ca3(PO4)2 O2 NH3 CO2 Fe2(SO4)3 (NH4)2SO4 Mn2O7 Na2CO3 Na2SO4 H2O Fe2(CO3)3
9
2) O aacutetomo de caacutelcio (Ca) tem 20 proacutetons e o de zinco (Zn) tem 30 Qual deles possui maior nuacutemero de necircutrons Justifique
3) Um aacutetomo apresenta 15 proacutetons e 12 necircutrons Qual o valor da massa atocircmica
e o nuacutemero atocircmico
4) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica do iacuteon de soacutedio (Na+) sabendo que o nuacutemero
atocircmico do soacutedio eacute 11
5) Um aacutetomo tem 15 proacutetons e 17 necircutrons Qual eacute seu nuacutemero de massas
6) Se um aacutetomo tem nuacutemero de massa 36 e nuacutemero atocircmico 17 quantos necircutrons contecircm
7) Com a ajuda de uma Tabela Perioacutedica escreva o siacutembolo dos seguintes
elementos
a) alumiacutenio b) chumbo c) prata d) oxigecircnio e) potaacutessio f) carbono
g) bromo h) enxofre i) soacutedio
8) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica dos seguintes aacutetomos de acordo com o diagrama de Pauling a) Al (Z=13) b) Br (Z=35) c) Xe (Z=54 d) Pb (Z=82) e) Se(Z=34)
9) Complete o quadro abaixo elemento siacutembolo Z A proacutetons necircutrons eleacutetrons
soacutedio 11 12
cobalto 60 27
fluacuteor 9 10
uracircnio 92 238
carbono 8 6
10) Um elemento cujo aacutetomo possui 20 necircutrons e apresenta distribuiccedilatildeo eletrocircnica no estado fundamental 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 tem
a) nuacutemero atocircmico 20 e nuacutemero de massa 39
10
b) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 20 c) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 20 d) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 39 e) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 19
11) Como eacute a distribuiccedilatildeo eletrocircnica geneacuterica para a uacuteltima camada dos elementos dos Grupos IA IIA IIA IVA VA VIA VIIA e VIIIA 12) O subniacutevel 4s1 eacute o mais energeacutetico de um aacutetomo Determine
a) o nuacutemero total de eleacutetrons desse aacutetomo b) o nuacutemero de camadas c) o nuacutemero atocircmico
13) Qual o nuacutemero atocircmico do elemento que possui na uacuteltima camada eletrocircnica os seguintes subniacuteveis 4s2 4p5 14) Analise o elemento que apresenta nuacutemero de massa 31 e 16 necircutrons e responda os quesitos a seguir
a)Qual o seu nuacutemero atocircmico b)Qual a sua distribuiccedilatildeo eletrocircnica por subniacutevel c)Quantas camadas esse elemento tem d)Qual eacute a sua uacuteltima camada (em letra K L M N O P Q)
15) Quantos eleacutetrons podem no maacuteximo os subniacuteveis abaixo
a) subniacutevel s b) subniacutevel p c) subniacutevel d d) subniacutevel f
UNIDADE II Tabela Perioacutedica
Tabela Perioacutedica - Introduccedilatildeo
- Propriedades da Tabela Perioacutedica - Propriedades Perioacutedicas - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Tabela perioacutedica dos elementos quiacutemicos eacute a disposiccedilatildeo sistemaacutetica dos elementos na forma de uma tabela em funccedilatildeo de suas propriedades Eacute muito uacutetil para se preverem as caracteriacutesticas e tendecircncias dos aacutetomos Permite por exemplo prever o comportamento de aacutetomos e das moleacuteculas deles formadas ou entender porque certos aacutetomos satildeo extremamente reativos enquanto outros satildeo praticamente inertes etc Permite prever propriedades como eletronegatividade raio iocircnico energia de ionizaccedilatildeo etc Daacute enfim fazer inferecircncias quimicas plausiacuteveis A forma claacutessica tradicional eacute a bidimensional Haacute poreacutem vaacuterias outras formas propostas com topologia tridimensional e formatos diversos
PROPRIEDADES DA TABELA PERIOacuteDICA
A Tabela Perioacutedica surgiu devido agrave crescente descoberta de elementos quiacutemicos e suas propriedades os quais necessitavam ser organizados segundo suas caracteriacutesticas Ateacute 1800 aproximadamente 30 elementos eram conhecidos nos dias de hoje a Tabela Perioacutedica consta com 118 elementos Vejam soacute como ela cresceu Com a Tabela Perioacutedica podemos analisar uma seacuterie de propriedades dos elementos Um quiacutemico sempre a tem em matildeos Mas por que seraacute que ela tem esse nome
11
O nome Tabela Perioacutedica eacute devido agrave periodicidade ou seja agrave repeticcedilatildeo de propriedades de intervalos em intervalos como por exemplo ocorre com as fases da lua que mudam durante o mecircs e se repetem mecircs apoacutes mecircs A base da classificaccedilatildeo perioacutedica atual eacute a tabela de Mendeleev com a diferenccedila de que as propriedades dos elementos variam periodicamente com seus nuacutemeros atocircmicos e natildeo com os pesos atocircmicos como era a classificaccedilatildeo feita por Mendeleev A Tabela Perioacutedica atual conteacutem 118 elementos distribuiacutedos em 7 linhas horizontais cada uma sendo chamada de periacuteodo Os elementos pertencentes ao mesmo periacuteodo possuem o mesmo nuacutemero de camadas de eleacutetrons Vamos verificar
K 2 K 2 K 2
L 1 L 4 L 8
Viu soacute o liacutetio o carbono e o neocircnio possuem 2 camadas (K e L) portanto satildeo do segundo periacuteodo As linhas verticais da Tabela Perioacutedica satildeo denominadas de famiacutelias e estatildeo divididas em 18 colunas Os elementos quiacutemicos que estatildeo na mesma coluna na Tabela Perioacutedica possuem propriedades quiacutemicas e fiacutesicas semelhantes A famiacutelia eacute caracterizada pelos eleacutetrons do subniacutevel mais energeacutetico portanto os elementos de uma mesma famiacutelia apresentam a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada Vamos verificar alguns exemplos
O beriacutelio e o caacutelcio tem a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada isto eacute s2 portanto ambos pertencem agrave famiacutelia 2A ou 2 Algumas colunas possuem nomes especiais Vamos conhecer quais satildeo elas
12Famiacutelia 1 (1A) - Alcalinos
13
Os
elementos da Tabela Perioacutedica podem ser classificados como
Famiacutelia 2 (2A) - Alcalino-terrosos
Famiacutelia 13 (3A) - Famiacutelia do boro
Famiacutelia 14 (4A) - Famiacutelia do carbono
Famiacutelia 15 (5A) - Famiacutelia do nitrogecircnio
Famiacutelia 16 (6A) - Calcogecircnios
Famiacutelia 17 (7A) - Halogecircnios
Famiacutelia 18 (Zero) - Gases Nobres
Metais Eles satildeo a maioria dos elementos da tabela Satildeo bons condutores
de eletricidade e calor maleaacuteveis e duacutecteis possuem brilho metaacutelico caracteriacutestico e satildeo soacutelidos com exceccedilatildeo do mercuacuterio
Natildeo-Metais Satildeo os mais abundantes na natureza e ao contraacuterio dos metais natildeo satildeo bons condutores de calor e eletricidade natildeo satildeo maleaacuteveis e duacutecteis e natildeo possuem brilho como os metais
Gases Nobres Satildeo no total 6 elementos e sua caracteriacutestica mais importante eacute a ineacutercia quiacutemica
Hidrogecircnio O hidrogecircnio eacute um elemento considerado agrave parte por ter um comportamento uacutenico
PROPRIEDADES PERIOacuteDICAS
Aperioacutedicas satildeo aquelas que soacute aumentam ou soacute diminuem com o aumento do nuacutemero atocircmico Ex nuacutemero de eleacutetrons calor especIacutefico Perioacutedicas satildeo aquelas que crescem e decrescem seguidamente agrave medida que aumenta o nuacutemero atocircmico As principais propriedades perioacutedicas satildeo
Raio Atocircmico eacute a metade da distacircncia entre dois nuacutecleos de aacutetomos do mesmo elemento Nas famiacutelias os raios atocircmicos aumentam de cima para baixo pois aumentam os niacuteveis de energia (camadas) Nos periacuteodos os raios atocircmicos aumentam da direita para esquerda pois agrave medida que Z aumenta o nuacutemero de camadas permanece constante aumentando a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera diminuindo o raio atocircmico
Raio Atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo eacute a energia necessaacuteria para retirar um eleacutetron de um aacutetomo (ou iacuteon) no estado gasoso Quanto menor o raio atocircmico maior a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera e consequumlentemente maior o potencial de ionizaccedilatildeo Logo o potencial de ionizaccedilatildeo varia
opostamente ao raio atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo
Afinidade Eletrocircnica eacute a quantidade de energia liberada quando um aacutetomo
isolado no estado gasoso recebe um eleacutetron A afinidade eletrocircnica varia da mesma
forma que a energia de ionizaccedilatildeo
14
Eletronegatividade eacute a capacidade que um aacutetomo possui de atrair o par de
eleacutetrons compartilhado com outro aacutetomo A eletronegatividade varia da mesma
forma que o potencial
de ionizaccedilatildeo
Eletronegatividade
Eletropositividade ou Caraacuteter metaacutelico eacute a capacidade que um aacutetomo possui de doar eleacutetrons A eletropositividade varia opostamente agrave eletronegatividade
Outras Propriedades Perioacutedicas
15
EXERCIacuteCIOS
1) Escolha a espeacutecie com maior energia de ionizaccedilatildeo a) Li b) Be c) C d) N e) Ne
2) Assinale a alternativa que conteacutem a espeacutecie de maior Raio Iocircnico a) Na1+ b) Mg2+ c) Al3+ d) S2- e) Cl1- 3) Qual o elemento de maior afinidade eletrocircnica a) oxigecircnio b) nitrogecircnio c) fluacuteor d) cloro e) neocircnio 4) Qual eacute o nuacutemero de eleacutetrons de valecircncia presente no seguinte aacutetomo de Fe a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 5) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior energia de ionizaccedilatildeo a) Ne b) F c) O d) C e) Li 6) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior eletronegatividade a) Ne b) F c) O d) C e) Li 7) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior Raio Atocircmico a) Ne b) F c) O d) C e) Li
8) Um elemento quiacutemico encontra-se no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica Quantas camadas eletrocircnicas devem existir na eletrosfera de seus aacutetomos
9) Onde estaacute localizado na tabela perioacutedica o elemento de nuacutemero atocircmico 31
a) famiacutelia do carbono b) coluna 5A c) 3ordm periacuteodo d) grupo 13 e) famiacutelia dos calcogecircnios
10) Um determinado elemento quiacutemico estaacute situado no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica e pertence agrave famiacutelia dos calcogecircnios Qual o seu nuacutemero atocircmico a) 16 b) 17 c) 33
16
17
d) 34 e) 53 11) Um aacutetomo tem A=81 e 46 necircutrons apresenta X eleacutetrons no niacutevel mais externo e estaacute localizado no grupo Y da tabela perioacutedica Qual o valor de X e Y respectivamente a) 6 16 b) 7 17 c) 5 15 d) 6 17 e) 7 16
12) Resolva a questatildeo com base na anaacutelise das afirmativas a seguir
I- Em um mesmo periacuteodo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de niacuteveis II- Os elementos da coluna 2A apresentam na uacuteltima camada a configuraccedilatildeo ns2 III- Quando o subniacutevel mais energeacutetico eacute tipo s ou p o elemento eacute de transiccedilatildeo IV- Em um mesmo grupo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de camadas
Quantas afirmativas estatildeo corretas a) nenhuma b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13) Considere um elemento R cujo subniacutevel mais energeacutetico eacute o 4p3 Qual o periacuteodo e coluna da tabela perioacutedica esse elemento estaacute localizado a) 4ordm coluna 3A b) 4ordm coluna 4A c) 4ordm coluna 5A d) 5ordm coluna 6A e) 5ordm coluna 5A 14) O aacutetomo elemento quiacutemico X localizado na famiacutelia dos calcogecircnios e no 4ordm periacuteodo do sistema perioacutedico tem 45 necircutrons Assinale o nuacutemero de massa de X a) 34 b) 45 c) 79 d) 80 e) 81
18
15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
19
UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
20
a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
21
Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
22
PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
23
Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
42
43
claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
Av Guedner 1610 (44) 3027-6360
87050-390 ndash Maringaacute ndash PR - wwwcesumarbr
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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9
2) O aacutetomo de caacutelcio (Ca) tem 20 proacutetons e o de zinco (Zn) tem 30 Qual deles possui maior nuacutemero de necircutrons Justifique
3) Um aacutetomo apresenta 15 proacutetons e 12 necircutrons Qual o valor da massa atocircmica
e o nuacutemero atocircmico
4) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica do iacuteon de soacutedio (Na+) sabendo que o nuacutemero
atocircmico do soacutedio eacute 11
5) Um aacutetomo tem 15 proacutetons e 17 necircutrons Qual eacute seu nuacutemero de massas
6) Se um aacutetomo tem nuacutemero de massa 36 e nuacutemero atocircmico 17 quantos necircutrons contecircm
7) Com a ajuda de uma Tabela Perioacutedica escreva o siacutembolo dos seguintes
elementos
a) alumiacutenio b) chumbo c) prata d) oxigecircnio e) potaacutessio f) carbono
g) bromo h) enxofre i) soacutedio
8) Decirc a configuraccedilatildeo eletrocircnica dos seguintes aacutetomos de acordo com o diagrama de Pauling a) Al (Z=13) b) Br (Z=35) c) Xe (Z=54 d) Pb (Z=82) e) Se(Z=34)
9) Complete o quadro abaixo elemento siacutembolo Z A proacutetons necircutrons eleacutetrons
soacutedio 11 12
cobalto 60 27
fluacuteor 9 10
uracircnio 92 238
carbono 8 6
10) Um elemento cujo aacutetomo possui 20 necircutrons e apresenta distribuiccedilatildeo eletrocircnica no estado fundamental 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 tem
a) nuacutemero atocircmico 20 e nuacutemero de massa 39
10
b) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 20 c) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 20 d) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 39 e) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 19
11) Como eacute a distribuiccedilatildeo eletrocircnica geneacuterica para a uacuteltima camada dos elementos dos Grupos IA IIA IIA IVA VA VIA VIIA e VIIIA 12) O subniacutevel 4s1 eacute o mais energeacutetico de um aacutetomo Determine
a) o nuacutemero total de eleacutetrons desse aacutetomo b) o nuacutemero de camadas c) o nuacutemero atocircmico
13) Qual o nuacutemero atocircmico do elemento que possui na uacuteltima camada eletrocircnica os seguintes subniacuteveis 4s2 4p5 14) Analise o elemento que apresenta nuacutemero de massa 31 e 16 necircutrons e responda os quesitos a seguir
a)Qual o seu nuacutemero atocircmico b)Qual a sua distribuiccedilatildeo eletrocircnica por subniacutevel c)Quantas camadas esse elemento tem d)Qual eacute a sua uacuteltima camada (em letra K L M N O P Q)
15) Quantos eleacutetrons podem no maacuteximo os subniacuteveis abaixo
a) subniacutevel s b) subniacutevel p c) subniacutevel d d) subniacutevel f
UNIDADE II Tabela Perioacutedica
Tabela Perioacutedica - Introduccedilatildeo
- Propriedades da Tabela Perioacutedica - Propriedades Perioacutedicas - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Tabela perioacutedica dos elementos quiacutemicos eacute a disposiccedilatildeo sistemaacutetica dos elementos na forma de uma tabela em funccedilatildeo de suas propriedades Eacute muito uacutetil para se preverem as caracteriacutesticas e tendecircncias dos aacutetomos Permite por exemplo prever o comportamento de aacutetomos e das moleacuteculas deles formadas ou entender porque certos aacutetomos satildeo extremamente reativos enquanto outros satildeo praticamente inertes etc Permite prever propriedades como eletronegatividade raio iocircnico energia de ionizaccedilatildeo etc Daacute enfim fazer inferecircncias quimicas plausiacuteveis A forma claacutessica tradicional eacute a bidimensional Haacute poreacutem vaacuterias outras formas propostas com topologia tridimensional e formatos diversos
PROPRIEDADES DA TABELA PERIOacuteDICA
A Tabela Perioacutedica surgiu devido agrave crescente descoberta de elementos quiacutemicos e suas propriedades os quais necessitavam ser organizados segundo suas caracteriacutesticas Ateacute 1800 aproximadamente 30 elementos eram conhecidos nos dias de hoje a Tabela Perioacutedica consta com 118 elementos Vejam soacute como ela cresceu Com a Tabela Perioacutedica podemos analisar uma seacuterie de propriedades dos elementos Um quiacutemico sempre a tem em matildeos Mas por que seraacute que ela tem esse nome
11
O nome Tabela Perioacutedica eacute devido agrave periodicidade ou seja agrave repeticcedilatildeo de propriedades de intervalos em intervalos como por exemplo ocorre com as fases da lua que mudam durante o mecircs e se repetem mecircs apoacutes mecircs A base da classificaccedilatildeo perioacutedica atual eacute a tabela de Mendeleev com a diferenccedila de que as propriedades dos elementos variam periodicamente com seus nuacutemeros atocircmicos e natildeo com os pesos atocircmicos como era a classificaccedilatildeo feita por Mendeleev A Tabela Perioacutedica atual conteacutem 118 elementos distribuiacutedos em 7 linhas horizontais cada uma sendo chamada de periacuteodo Os elementos pertencentes ao mesmo periacuteodo possuem o mesmo nuacutemero de camadas de eleacutetrons Vamos verificar
K 2 K 2 K 2
L 1 L 4 L 8
Viu soacute o liacutetio o carbono e o neocircnio possuem 2 camadas (K e L) portanto satildeo do segundo periacuteodo As linhas verticais da Tabela Perioacutedica satildeo denominadas de famiacutelias e estatildeo divididas em 18 colunas Os elementos quiacutemicos que estatildeo na mesma coluna na Tabela Perioacutedica possuem propriedades quiacutemicas e fiacutesicas semelhantes A famiacutelia eacute caracterizada pelos eleacutetrons do subniacutevel mais energeacutetico portanto os elementos de uma mesma famiacutelia apresentam a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada Vamos verificar alguns exemplos
O beriacutelio e o caacutelcio tem a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada isto eacute s2 portanto ambos pertencem agrave famiacutelia 2A ou 2 Algumas colunas possuem nomes especiais Vamos conhecer quais satildeo elas
12Famiacutelia 1 (1A) - Alcalinos
13
Os
elementos da Tabela Perioacutedica podem ser classificados como
Famiacutelia 2 (2A) - Alcalino-terrosos
Famiacutelia 13 (3A) - Famiacutelia do boro
Famiacutelia 14 (4A) - Famiacutelia do carbono
Famiacutelia 15 (5A) - Famiacutelia do nitrogecircnio
Famiacutelia 16 (6A) - Calcogecircnios
Famiacutelia 17 (7A) - Halogecircnios
Famiacutelia 18 (Zero) - Gases Nobres
Metais Eles satildeo a maioria dos elementos da tabela Satildeo bons condutores
de eletricidade e calor maleaacuteveis e duacutecteis possuem brilho metaacutelico caracteriacutestico e satildeo soacutelidos com exceccedilatildeo do mercuacuterio
Natildeo-Metais Satildeo os mais abundantes na natureza e ao contraacuterio dos metais natildeo satildeo bons condutores de calor e eletricidade natildeo satildeo maleaacuteveis e duacutecteis e natildeo possuem brilho como os metais
Gases Nobres Satildeo no total 6 elementos e sua caracteriacutestica mais importante eacute a ineacutercia quiacutemica
Hidrogecircnio O hidrogecircnio eacute um elemento considerado agrave parte por ter um comportamento uacutenico
PROPRIEDADES PERIOacuteDICAS
Aperioacutedicas satildeo aquelas que soacute aumentam ou soacute diminuem com o aumento do nuacutemero atocircmico Ex nuacutemero de eleacutetrons calor especIacutefico Perioacutedicas satildeo aquelas que crescem e decrescem seguidamente agrave medida que aumenta o nuacutemero atocircmico As principais propriedades perioacutedicas satildeo
Raio Atocircmico eacute a metade da distacircncia entre dois nuacutecleos de aacutetomos do mesmo elemento Nas famiacutelias os raios atocircmicos aumentam de cima para baixo pois aumentam os niacuteveis de energia (camadas) Nos periacuteodos os raios atocircmicos aumentam da direita para esquerda pois agrave medida que Z aumenta o nuacutemero de camadas permanece constante aumentando a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera diminuindo o raio atocircmico
Raio Atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo eacute a energia necessaacuteria para retirar um eleacutetron de um aacutetomo (ou iacuteon) no estado gasoso Quanto menor o raio atocircmico maior a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera e consequumlentemente maior o potencial de ionizaccedilatildeo Logo o potencial de ionizaccedilatildeo varia
opostamente ao raio atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo
Afinidade Eletrocircnica eacute a quantidade de energia liberada quando um aacutetomo
isolado no estado gasoso recebe um eleacutetron A afinidade eletrocircnica varia da mesma
forma que a energia de ionizaccedilatildeo
14
Eletronegatividade eacute a capacidade que um aacutetomo possui de atrair o par de
eleacutetrons compartilhado com outro aacutetomo A eletronegatividade varia da mesma
forma que o potencial
de ionizaccedilatildeo
Eletronegatividade
Eletropositividade ou Caraacuteter metaacutelico eacute a capacidade que um aacutetomo possui de doar eleacutetrons A eletropositividade varia opostamente agrave eletronegatividade
Outras Propriedades Perioacutedicas
15
EXERCIacuteCIOS
1) Escolha a espeacutecie com maior energia de ionizaccedilatildeo a) Li b) Be c) C d) N e) Ne
2) Assinale a alternativa que conteacutem a espeacutecie de maior Raio Iocircnico a) Na1+ b) Mg2+ c) Al3+ d) S2- e) Cl1- 3) Qual o elemento de maior afinidade eletrocircnica a) oxigecircnio b) nitrogecircnio c) fluacuteor d) cloro e) neocircnio 4) Qual eacute o nuacutemero de eleacutetrons de valecircncia presente no seguinte aacutetomo de Fe a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 5) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior energia de ionizaccedilatildeo a) Ne b) F c) O d) C e) Li 6) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior eletronegatividade a) Ne b) F c) O d) C e) Li 7) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior Raio Atocircmico a) Ne b) F c) O d) C e) Li
8) Um elemento quiacutemico encontra-se no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica Quantas camadas eletrocircnicas devem existir na eletrosfera de seus aacutetomos
9) Onde estaacute localizado na tabela perioacutedica o elemento de nuacutemero atocircmico 31
a) famiacutelia do carbono b) coluna 5A c) 3ordm periacuteodo d) grupo 13 e) famiacutelia dos calcogecircnios
10) Um determinado elemento quiacutemico estaacute situado no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica e pertence agrave famiacutelia dos calcogecircnios Qual o seu nuacutemero atocircmico a) 16 b) 17 c) 33
16
17
d) 34 e) 53 11) Um aacutetomo tem A=81 e 46 necircutrons apresenta X eleacutetrons no niacutevel mais externo e estaacute localizado no grupo Y da tabela perioacutedica Qual o valor de X e Y respectivamente a) 6 16 b) 7 17 c) 5 15 d) 6 17 e) 7 16
12) Resolva a questatildeo com base na anaacutelise das afirmativas a seguir
I- Em um mesmo periacuteodo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de niacuteveis II- Os elementos da coluna 2A apresentam na uacuteltima camada a configuraccedilatildeo ns2 III- Quando o subniacutevel mais energeacutetico eacute tipo s ou p o elemento eacute de transiccedilatildeo IV- Em um mesmo grupo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de camadas
Quantas afirmativas estatildeo corretas a) nenhuma b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13) Considere um elemento R cujo subniacutevel mais energeacutetico eacute o 4p3 Qual o periacuteodo e coluna da tabela perioacutedica esse elemento estaacute localizado a) 4ordm coluna 3A b) 4ordm coluna 4A c) 4ordm coluna 5A d) 5ordm coluna 6A e) 5ordm coluna 5A 14) O aacutetomo elemento quiacutemico X localizado na famiacutelia dos calcogecircnios e no 4ordm periacuteodo do sistema perioacutedico tem 45 necircutrons Assinale o nuacutemero de massa de X a) 34 b) 45 c) 79 d) 80 e) 81
18
15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
19
UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
20
a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
21
Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
22
PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
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Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
Av Guedner 1610 (44) 3027-6360
87050-390 ndash Maringaacute ndash PR - wwwcesumarbr
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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10
b) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 20 c) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 20 d) nuacutemero atocircmico 19 e nuacutemero de massa 39 e) nuacutemero atocircmico 39 e nuacutemero de massa 19
11) Como eacute a distribuiccedilatildeo eletrocircnica geneacuterica para a uacuteltima camada dos elementos dos Grupos IA IIA IIA IVA VA VIA VIIA e VIIIA 12) O subniacutevel 4s1 eacute o mais energeacutetico de um aacutetomo Determine
a) o nuacutemero total de eleacutetrons desse aacutetomo b) o nuacutemero de camadas c) o nuacutemero atocircmico
13) Qual o nuacutemero atocircmico do elemento que possui na uacuteltima camada eletrocircnica os seguintes subniacuteveis 4s2 4p5 14) Analise o elemento que apresenta nuacutemero de massa 31 e 16 necircutrons e responda os quesitos a seguir
a)Qual o seu nuacutemero atocircmico b)Qual a sua distribuiccedilatildeo eletrocircnica por subniacutevel c)Quantas camadas esse elemento tem d)Qual eacute a sua uacuteltima camada (em letra K L M N O P Q)
15) Quantos eleacutetrons podem no maacuteximo os subniacuteveis abaixo
a) subniacutevel s b) subniacutevel p c) subniacutevel d d) subniacutevel f
UNIDADE II Tabela Perioacutedica
Tabela Perioacutedica - Introduccedilatildeo
- Propriedades da Tabela Perioacutedica - Propriedades Perioacutedicas - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Tabela perioacutedica dos elementos quiacutemicos eacute a disposiccedilatildeo sistemaacutetica dos elementos na forma de uma tabela em funccedilatildeo de suas propriedades Eacute muito uacutetil para se preverem as caracteriacutesticas e tendecircncias dos aacutetomos Permite por exemplo prever o comportamento de aacutetomos e das moleacuteculas deles formadas ou entender porque certos aacutetomos satildeo extremamente reativos enquanto outros satildeo praticamente inertes etc Permite prever propriedades como eletronegatividade raio iocircnico energia de ionizaccedilatildeo etc Daacute enfim fazer inferecircncias quimicas plausiacuteveis A forma claacutessica tradicional eacute a bidimensional Haacute poreacutem vaacuterias outras formas propostas com topologia tridimensional e formatos diversos
PROPRIEDADES DA TABELA PERIOacuteDICA
A Tabela Perioacutedica surgiu devido agrave crescente descoberta de elementos quiacutemicos e suas propriedades os quais necessitavam ser organizados segundo suas caracteriacutesticas Ateacute 1800 aproximadamente 30 elementos eram conhecidos nos dias de hoje a Tabela Perioacutedica consta com 118 elementos Vejam soacute como ela cresceu Com a Tabela Perioacutedica podemos analisar uma seacuterie de propriedades dos elementos Um quiacutemico sempre a tem em matildeos Mas por que seraacute que ela tem esse nome
11
O nome Tabela Perioacutedica eacute devido agrave periodicidade ou seja agrave repeticcedilatildeo de propriedades de intervalos em intervalos como por exemplo ocorre com as fases da lua que mudam durante o mecircs e se repetem mecircs apoacutes mecircs A base da classificaccedilatildeo perioacutedica atual eacute a tabela de Mendeleev com a diferenccedila de que as propriedades dos elementos variam periodicamente com seus nuacutemeros atocircmicos e natildeo com os pesos atocircmicos como era a classificaccedilatildeo feita por Mendeleev A Tabela Perioacutedica atual conteacutem 118 elementos distribuiacutedos em 7 linhas horizontais cada uma sendo chamada de periacuteodo Os elementos pertencentes ao mesmo periacuteodo possuem o mesmo nuacutemero de camadas de eleacutetrons Vamos verificar
K 2 K 2 K 2
L 1 L 4 L 8
Viu soacute o liacutetio o carbono e o neocircnio possuem 2 camadas (K e L) portanto satildeo do segundo periacuteodo As linhas verticais da Tabela Perioacutedica satildeo denominadas de famiacutelias e estatildeo divididas em 18 colunas Os elementos quiacutemicos que estatildeo na mesma coluna na Tabela Perioacutedica possuem propriedades quiacutemicas e fiacutesicas semelhantes A famiacutelia eacute caracterizada pelos eleacutetrons do subniacutevel mais energeacutetico portanto os elementos de uma mesma famiacutelia apresentam a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada Vamos verificar alguns exemplos
O beriacutelio e o caacutelcio tem a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada isto eacute s2 portanto ambos pertencem agrave famiacutelia 2A ou 2 Algumas colunas possuem nomes especiais Vamos conhecer quais satildeo elas
12Famiacutelia 1 (1A) - Alcalinos
13
Os
elementos da Tabela Perioacutedica podem ser classificados como
Famiacutelia 2 (2A) - Alcalino-terrosos
Famiacutelia 13 (3A) - Famiacutelia do boro
Famiacutelia 14 (4A) - Famiacutelia do carbono
Famiacutelia 15 (5A) - Famiacutelia do nitrogecircnio
Famiacutelia 16 (6A) - Calcogecircnios
Famiacutelia 17 (7A) - Halogecircnios
Famiacutelia 18 (Zero) - Gases Nobres
Metais Eles satildeo a maioria dos elementos da tabela Satildeo bons condutores
de eletricidade e calor maleaacuteveis e duacutecteis possuem brilho metaacutelico caracteriacutestico e satildeo soacutelidos com exceccedilatildeo do mercuacuterio
Natildeo-Metais Satildeo os mais abundantes na natureza e ao contraacuterio dos metais natildeo satildeo bons condutores de calor e eletricidade natildeo satildeo maleaacuteveis e duacutecteis e natildeo possuem brilho como os metais
Gases Nobres Satildeo no total 6 elementos e sua caracteriacutestica mais importante eacute a ineacutercia quiacutemica
Hidrogecircnio O hidrogecircnio eacute um elemento considerado agrave parte por ter um comportamento uacutenico
PROPRIEDADES PERIOacuteDICAS
Aperioacutedicas satildeo aquelas que soacute aumentam ou soacute diminuem com o aumento do nuacutemero atocircmico Ex nuacutemero de eleacutetrons calor especIacutefico Perioacutedicas satildeo aquelas que crescem e decrescem seguidamente agrave medida que aumenta o nuacutemero atocircmico As principais propriedades perioacutedicas satildeo
Raio Atocircmico eacute a metade da distacircncia entre dois nuacutecleos de aacutetomos do mesmo elemento Nas famiacutelias os raios atocircmicos aumentam de cima para baixo pois aumentam os niacuteveis de energia (camadas) Nos periacuteodos os raios atocircmicos aumentam da direita para esquerda pois agrave medida que Z aumenta o nuacutemero de camadas permanece constante aumentando a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera diminuindo o raio atocircmico
Raio Atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo eacute a energia necessaacuteria para retirar um eleacutetron de um aacutetomo (ou iacuteon) no estado gasoso Quanto menor o raio atocircmico maior a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera e consequumlentemente maior o potencial de ionizaccedilatildeo Logo o potencial de ionizaccedilatildeo varia
opostamente ao raio atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo
Afinidade Eletrocircnica eacute a quantidade de energia liberada quando um aacutetomo
isolado no estado gasoso recebe um eleacutetron A afinidade eletrocircnica varia da mesma
forma que a energia de ionizaccedilatildeo
14
Eletronegatividade eacute a capacidade que um aacutetomo possui de atrair o par de
eleacutetrons compartilhado com outro aacutetomo A eletronegatividade varia da mesma
forma que o potencial
de ionizaccedilatildeo
Eletronegatividade
Eletropositividade ou Caraacuteter metaacutelico eacute a capacidade que um aacutetomo possui de doar eleacutetrons A eletropositividade varia opostamente agrave eletronegatividade
Outras Propriedades Perioacutedicas
15
EXERCIacuteCIOS
1) Escolha a espeacutecie com maior energia de ionizaccedilatildeo a) Li b) Be c) C d) N e) Ne
2) Assinale a alternativa que conteacutem a espeacutecie de maior Raio Iocircnico a) Na1+ b) Mg2+ c) Al3+ d) S2- e) Cl1- 3) Qual o elemento de maior afinidade eletrocircnica a) oxigecircnio b) nitrogecircnio c) fluacuteor d) cloro e) neocircnio 4) Qual eacute o nuacutemero de eleacutetrons de valecircncia presente no seguinte aacutetomo de Fe a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 5) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior energia de ionizaccedilatildeo a) Ne b) F c) O d) C e) Li 6) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior eletronegatividade a) Ne b) F c) O d) C e) Li 7) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior Raio Atocircmico a) Ne b) F c) O d) C e) Li
8) Um elemento quiacutemico encontra-se no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica Quantas camadas eletrocircnicas devem existir na eletrosfera de seus aacutetomos
9) Onde estaacute localizado na tabela perioacutedica o elemento de nuacutemero atocircmico 31
a) famiacutelia do carbono b) coluna 5A c) 3ordm periacuteodo d) grupo 13 e) famiacutelia dos calcogecircnios
10) Um determinado elemento quiacutemico estaacute situado no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica e pertence agrave famiacutelia dos calcogecircnios Qual o seu nuacutemero atocircmico a) 16 b) 17 c) 33
16
17
d) 34 e) 53 11) Um aacutetomo tem A=81 e 46 necircutrons apresenta X eleacutetrons no niacutevel mais externo e estaacute localizado no grupo Y da tabela perioacutedica Qual o valor de X e Y respectivamente a) 6 16 b) 7 17 c) 5 15 d) 6 17 e) 7 16
12) Resolva a questatildeo com base na anaacutelise das afirmativas a seguir
I- Em um mesmo periacuteodo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de niacuteveis II- Os elementos da coluna 2A apresentam na uacuteltima camada a configuraccedilatildeo ns2 III- Quando o subniacutevel mais energeacutetico eacute tipo s ou p o elemento eacute de transiccedilatildeo IV- Em um mesmo grupo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de camadas
Quantas afirmativas estatildeo corretas a) nenhuma b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13) Considere um elemento R cujo subniacutevel mais energeacutetico eacute o 4p3 Qual o periacuteodo e coluna da tabela perioacutedica esse elemento estaacute localizado a) 4ordm coluna 3A b) 4ordm coluna 4A c) 4ordm coluna 5A d) 5ordm coluna 6A e) 5ordm coluna 5A 14) O aacutetomo elemento quiacutemico X localizado na famiacutelia dos calcogecircnios e no 4ordm periacuteodo do sistema perioacutedico tem 45 necircutrons Assinale o nuacutemero de massa de X a) 34 b) 45 c) 79 d) 80 e) 81
18
15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
19
UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
20
a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
21
Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
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PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
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Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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87050-390 ndash Maringaacute ndash PR - wwwcesumarbr
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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UNIDADE II Tabela Perioacutedica
Tabela Perioacutedica - Introduccedilatildeo
- Propriedades da Tabela Perioacutedica - Propriedades Perioacutedicas - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Tabela perioacutedica dos elementos quiacutemicos eacute a disposiccedilatildeo sistemaacutetica dos elementos na forma de uma tabela em funccedilatildeo de suas propriedades Eacute muito uacutetil para se preverem as caracteriacutesticas e tendecircncias dos aacutetomos Permite por exemplo prever o comportamento de aacutetomos e das moleacuteculas deles formadas ou entender porque certos aacutetomos satildeo extremamente reativos enquanto outros satildeo praticamente inertes etc Permite prever propriedades como eletronegatividade raio iocircnico energia de ionizaccedilatildeo etc Daacute enfim fazer inferecircncias quimicas plausiacuteveis A forma claacutessica tradicional eacute a bidimensional Haacute poreacutem vaacuterias outras formas propostas com topologia tridimensional e formatos diversos
PROPRIEDADES DA TABELA PERIOacuteDICA
A Tabela Perioacutedica surgiu devido agrave crescente descoberta de elementos quiacutemicos e suas propriedades os quais necessitavam ser organizados segundo suas caracteriacutesticas Ateacute 1800 aproximadamente 30 elementos eram conhecidos nos dias de hoje a Tabela Perioacutedica consta com 118 elementos Vejam soacute como ela cresceu Com a Tabela Perioacutedica podemos analisar uma seacuterie de propriedades dos elementos Um quiacutemico sempre a tem em matildeos Mas por que seraacute que ela tem esse nome
11
O nome Tabela Perioacutedica eacute devido agrave periodicidade ou seja agrave repeticcedilatildeo de propriedades de intervalos em intervalos como por exemplo ocorre com as fases da lua que mudam durante o mecircs e se repetem mecircs apoacutes mecircs A base da classificaccedilatildeo perioacutedica atual eacute a tabela de Mendeleev com a diferenccedila de que as propriedades dos elementos variam periodicamente com seus nuacutemeros atocircmicos e natildeo com os pesos atocircmicos como era a classificaccedilatildeo feita por Mendeleev A Tabela Perioacutedica atual conteacutem 118 elementos distribuiacutedos em 7 linhas horizontais cada uma sendo chamada de periacuteodo Os elementos pertencentes ao mesmo periacuteodo possuem o mesmo nuacutemero de camadas de eleacutetrons Vamos verificar
K 2 K 2 K 2
L 1 L 4 L 8
Viu soacute o liacutetio o carbono e o neocircnio possuem 2 camadas (K e L) portanto satildeo do segundo periacuteodo As linhas verticais da Tabela Perioacutedica satildeo denominadas de famiacutelias e estatildeo divididas em 18 colunas Os elementos quiacutemicos que estatildeo na mesma coluna na Tabela Perioacutedica possuem propriedades quiacutemicas e fiacutesicas semelhantes A famiacutelia eacute caracterizada pelos eleacutetrons do subniacutevel mais energeacutetico portanto os elementos de uma mesma famiacutelia apresentam a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada Vamos verificar alguns exemplos
O beriacutelio e o caacutelcio tem a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada isto eacute s2 portanto ambos pertencem agrave famiacutelia 2A ou 2 Algumas colunas possuem nomes especiais Vamos conhecer quais satildeo elas
12Famiacutelia 1 (1A) - Alcalinos
13
Os
elementos da Tabela Perioacutedica podem ser classificados como
Famiacutelia 2 (2A) - Alcalino-terrosos
Famiacutelia 13 (3A) - Famiacutelia do boro
Famiacutelia 14 (4A) - Famiacutelia do carbono
Famiacutelia 15 (5A) - Famiacutelia do nitrogecircnio
Famiacutelia 16 (6A) - Calcogecircnios
Famiacutelia 17 (7A) - Halogecircnios
Famiacutelia 18 (Zero) - Gases Nobres
Metais Eles satildeo a maioria dos elementos da tabela Satildeo bons condutores
de eletricidade e calor maleaacuteveis e duacutecteis possuem brilho metaacutelico caracteriacutestico e satildeo soacutelidos com exceccedilatildeo do mercuacuterio
Natildeo-Metais Satildeo os mais abundantes na natureza e ao contraacuterio dos metais natildeo satildeo bons condutores de calor e eletricidade natildeo satildeo maleaacuteveis e duacutecteis e natildeo possuem brilho como os metais
Gases Nobres Satildeo no total 6 elementos e sua caracteriacutestica mais importante eacute a ineacutercia quiacutemica
Hidrogecircnio O hidrogecircnio eacute um elemento considerado agrave parte por ter um comportamento uacutenico
PROPRIEDADES PERIOacuteDICAS
Aperioacutedicas satildeo aquelas que soacute aumentam ou soacute diminuem com o aumento do nuacutemero atocircmico Ex nuacutemero de eleacutetrons calor especIacutefico Perioacutedicas satildeo aquelas que crescem e decrescem seguidamente agrave medida que aumenta o nuacutemero atocircmico As principais propriedades perioacutedicas satildeo
Raio Atocircmico eacute a metade da distacircncia entre dois nuacutecleos de aacutetomos do mesmo elemento Nas famiacutelias os raios atocircmicos aumentam de cima para baixo pois aumentam os niacuteveis de energia (camadas) Nos periacuteodos os raios atocircmicos aumentam da direita para esquerda pois agrave medida que Z aumenta o nuacutemero de camadas permanece constante aumentando a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera diminuindo o raio atocircmico
Raio Atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo eacute a energia necessaacuteria para retirar um eleacutetron de um aacutetomo (ou iacuteon) no estado gasoso Quanto menor o raio atocircmico maior a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera e consequumlentemente maior o potencial de ionizaccedilatildeo Logo o potencial de ionizaccedilatildeo varia
opostamente ao raio atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo
Afinidade Eletrocircnica eacute a quantidade de energia liberada quando um aacutetomo
isolado no estado gasoso recebe um eleacutetron A afinidade eletrocircnica varia da mesma
forma que a energia de ionizaccedilatildeo
14
Eletronegatividade eacute a capacidade que um aacutetomo possui de atrair o par de
eleacutetrons compartilhado com outro aacutetomo A eletronegatividade varia da mesma
forma que o potencial
de ionizaccedilatildeo
Eletronegatividade
Eletropositividade ou Caraacuteter metaacutelico eacute a capacidade que um aacutetomo possui de doar eleacutetrons A eletropositividade varia opostamente agrave eletronegatividade
Outras Propriedades Perioacutedicas
15
EXERCIacuteCIOS
1) Escolha a espeacutecie com maior energia de ionizaccedilatildeo a) Li b) Be c) C d) N e) Ne
2) Assinale a alternativa que conteacutem a espeacutecie de maior Raio Iocircnico a) Na1+ b) Mg2+ c) Al3+ d) S2- e) Cl1- 3) Qual o elemento de maior afinidade eletrocircnica a) oxigecircnio b) nitrogecircnio c) fluacuteor d) cloro e) neocircnio 4) Qual eacute o nuacutemero de eleacutetrons de valecircncia presente no seguinte aacutetomo de Fe a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 5) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior energia de ionizaccedilatildeo a) Ne b) F c) O d) C e) Li 6) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior eletronegatividade a) Ne b) F c) O d) C e) Li 7) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior Raio Atocircmico a) Ne b) F c) O d) C e) Li
8) Um elemento quiacutemico encontra-se no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica Quantas camadas eletrocircnicas devem existir na eletrosfera de seus aacutetomos
9) Onde estaacute localizado na tabela perioacutedica o elemento de nuacutemero atocircmico 31
a) famiacutelia do carbono b) coluna 5A c) 3ordm periacuteodo d) grupo 13 e) famiacutelia dos calcogecircnios
10) Um determinado elemento quiacutemico estaacute situado no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica e pertence agrave famiacutelia dos calcogecircnios Qual o seu nuacutemero atocircmico a) 16 b) 17 c) 33
16
17
d) 34 e) 53 11) Um aacutetomo tem A=81 e 46 necircutrons apresenta X eleacutetrons no niacutevel mais externo e estaacute localizado no grupo Y da tabela perioacutedica Qual o valor de X e Y respectivamente a) 6 16 b) 7 17 c) 5 15 d) 6 17 e) 7 16
12) Resolva a questatildeo com base na anaacutelise das afirmativas a seguir
I- Em um mesmo periacuteodo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de niacuteveis II- Os elementos da coluna 2A apresentam na uacuteltima camada a configuraccedilatildeo ns2 III- Quando o subniacutevel mais energeacutetico eacute tipo s ou p o elemento eacute de transiccedilatildeo IV- Em um mesmo grupo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de camadas
Quantas afirmativas estatildeo corretas a) nenhuma b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13) Considere um elemento R cujo subniacutevel mais energeacutetico eacute o 4p3 Qual o periacuteodo e coluna da tabela perioacutedica esse elemento estaacute localizado a) 4ordm coluna 3A b) 4ordm coluna 4A c) 4ordm coluna 5A d) 5ordm coluna 6A e) 5ordm coluna 5A 14) O aacutetomo elemento quiacutemico X localizado na famiacutelia dos calcogecircnios e no 4ordm periacuteodo do sistema perioacutedico tem 45 necircutrons Assinale o nuacutemero de massa de X a) 34 b) 45 c) 79 d) 80 e) 81
18
15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
19
UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
20
a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
21
Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
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PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
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Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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87050-390 ndash Maringaacute ndash PR - wwwcesumarbr
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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O nome Tabela Perioacutedica eacute devido agrave periodicidade ou seja agrave repeticcedilatildeo de propriedades de intervalos em intervalos como por exemplo ocorre com as fases da lua que mudam durante o mecircs e se repetem mecircs apoacutes mecircs A base da classificaccedilatildeo perioacutedica atual eacute a tabela de Mendeleev com a diferenccedila de que as propriedades dos elementos variam periodicamente com seus nuacutemeros atocircmicos e natildeo com os pesos atocircmicos como era a classificaccedilatildeo feita por Mendeleev A Tabela Perioacutedica atual conteacutem 118 elementos distribuiacutedos em 7 linhas horizontais cada uma sendo chamada de periacuteodo Os elementos pertencentes ao mesmo periacuteodo possuem o mesmo nuacutemero de camadas de eleacutetrons Vamos verificar
K 2 K 2 K 2
L 1 L 4 L 8
Viu soacute o liacutetio o carbono e o neocircnio possuem 2 camadas (K e L) portanto satildeo do segundo periacuteodo As linhas verticais da Tabela Perioacutedica satildeo denominadas de famiacutelias e estatildeo divididas em 18 colunas Os elementos quiacutemicos que estatildeo na mesma coluna na Tabela Perioacutedica possuem propriedades quiacutemicas e fiacutesicas semelhantes A famiacutelia eacute caracterizada pelos eleacutetrons do subniacutevel mais energeacutetico portanto os elementos de uma mesma famiacutelia apresentam a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada Vamos verificar alguns exemplos
O beriacutelio e o caacutelcio tem a mesma configuraccedilatildeo na uacuteltima camada isto eacute s2 portanto ambos pertencem agrave famiacutelia 2A ou 2 Algumas colunas possuem nomes especiais Vamos conhecer quais satildeo elas
12Famiacutelia 1 (1A) - Alcalinos
13
Os
elementos da Tabela Perioacutedica podem ser classificados como
Famiacutelia 2 (2A) - Alcalino-terrosos
Famiacutelia 13 (3A) - Famiacutelia do boro
Famiacutelia 14 (4A) - Famiacutelia do carbono
Famiacutelia 15 (5A) - Famiacutelia do nitrogecircnio
Famiacutelia 16 (6A) - Calcogecircnios
Famiacutelia 17 (7A) - Halogecircnios
Famiacutelia 18 (Zero) - Gases Nobres
Metais Eles satildeo a maioria dos elementos da tabela Satildeo bons condutores
de eletricidade e calor maleaacuteveis e duacutecteis possuem brilho metaacutelico caracteriacutestico e satildeo soacutelidos com exceccedilatildeo do mercuacuterio
Natildeo-Metais Satildeo os mais abundantes na natureza e ao contraacuterio dos metais natildeo satildeo bons condutores de calor e eletricidade natildeo satildeo maleaacuteveis e duacutecteis e natildeo possuem brilho como os metais
Gases Nobres Satildeo no total 6 elementos e sua caracteriacutestica mais importante eacute a ineacutercia quiacutemica
Hidrogecircnio O hidrogecircnio eacute um elemento considerado agrave parte por ter um comportamento uacutenico
PROPRIEDADES PERIOacuteDICAS
Aperioacutedicas satildeo aquelas que soacute aumentam ou soacute diminuem com o aumento do nuacutemero atocircmico Ex nuacutemero de eleacutetrons calor especIacutefico Perioacutedicas satildeo aquelas que crescem e decrescem seguidamente agrave medida que aumenta o nuacutemero atocircmico As principais propriedades perioacutedicas satildeo
Raio Atocircmico eacute a metade da distacircncia entre dois nuacutecleos de aacutetomos do mesmo elemento Nas famiacutelias os raios atocircmicos aumentam de cima para baixo pois aumentam os niacuteveis de energia (camadas) Nos periacuteodos os raios atocircmicos aumentam da direita para esquerda pois agrave medida que Z aumenta o nuacutemero de camadas permanece constante aumentando a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera diminuindo o raio atocircmico
Raio Atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo eacute a energia necessaacuteria para retirar um eleacutetron de um aacutetomo (ou iacuteon) no estado gasoso Quanto menor o raio atocircmico maior a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera e consequumlentemente maior o potencial de ionizaccedilatildeo Logo o potencial de ionizaccedilatildeo varia
opostamente ao raio atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo
Afinidade Eletrocircnica eacute a quantidade de energia liberada quando um aacutetomo
isolado no estado gasoso recebe um eleacutetron A afinidade eletrocircnica varia da mesma
forma que a energia de ionizaccedilatildeo
14
Eletronegatividade eacute a capacidade que um aacutetomo possui de atrair o par de
eleacutetrons compartilhado com outro aacutetomo A eletronegatividade varia da mesma
forma que o potencial
de ionizaccedilatildeo
Eletronegatividade
Eletropositividade ou Caraacuteter metaacutelico eacute a capacidade que um aacutetomo possui de doar eleacutetrons A eletropositividade varia opostamente agrave eletronegatividade
Outras Propriedades Perioacutedicas
15
EXERCIacuteCIOS
1) Escolha a espeacutecie com maior energia de ionizaccedilatildeo a) Li b) Be c) C d) N e) Ne
2) Assinale a alternativa que conteacutem a espeacutecie de maior Raio Iocircnico a) Na1+ b) Mg2+ c) Al3+ d) S2- e) Cl1- 3) Qual o elemento de maior afinidade eletrocircnica a) oxigecircnio b) nitrogecircnio c) fluacuteor d) cloro e) neocircnio 4) Qual eacute o nuacutemero de eleacutetrons de valecircncia presente no seguinte aacutetomo de Fe a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 5) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior energia de ionizaccedilatildeo a) Ne b) F c) O d) C e) Li 6) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior eletronegatividade a) Ne b) F c) O d) C e) Li 7) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior Raio Atocircmico a) Ne b) F c) O d) C e) Li
8) Um elemento quiacutemico encontra-se no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica Quantas camadas eletrocircnicas devem existir na eletrosfera de seus aacutetomos
9) Onde estaacute localizado na tabela perioacutedica o elemento de nuacutemero atocircmico 31
a) famiacutelia do carbono b) coluna 5A c) 3ordm periacuteodo d) grupo 13 e) famiacutelia dos calcogecircnios
10) Um determinado elemento quiacutemico estaacute situado no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica e pertence agrave famiacutelia dos calcogecircnios Qual o seu nuacutemero atocircmico a) 16 b) 17 c) 33
16
17
d) 34 e) 53 11) Um aacutetomo tem A=81 e 46 necircutrons apresenta X eleacutetrons no niacutevel mais externo e estaacute localizado no grupo Y da tabela perioacutedica Qual o valor de X e Y respectivamente a) 6 16 b) 7 17 c) 5 15 d) 6 17 e) 7 16
12) Resolva a questatildeo com base na anaacutelise das afirmativas a seguir
I- Em um mesmo periacuteodo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de niacuteveis II- Os elementos da coluna 2A apresentam na uacuteltima camada a configuraccedilatildeo ns2 III- Quando o subniacutevel mais energeacutetico eacute tipo s ou p o elemento eacute de transiccedilatildeo IV- Em um mesmo grupo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de camadas
Quantas afirmativas estatildeo corretas a) nenhuma b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13) Considere um elemento R cujo subniacutevel mais energeacutetico eacute o 4p3 Qual o periacuteodo e coluna da tabela perioacutedica esse elemento estaacute localizado a) 4ordm coluna 3A b) 4ordm coluna 4A c) 4ordm coluna 5A d) 5ordm coluna 6A e) 5ordm coluna 5A 14) O aacutetomo elemento quiacutemico X localizado na famiacutelia dos calcogecircnios e no 4ordm periacuteodo do sistema perioacutedico tem 45 necircutrons Assinale o nuacutemero de massa de X a) 34 b) 45 c) 79 d) 80 e) 81
18
15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
19
UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
20
a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
21
Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
22
PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
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Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
Av Guedner 1610 (44) 3027-6360
87050-390 ndash Maringaacute ndash PR - wwwcesumarbr
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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13
Os
elementos da Tabela Perioacutedica podem ser classificados como
Famiacutelia 2 (2A) - Alcalino-terrosos
Famiacutelia 13 (3A) - Famiacutelia do boro
Famiacutelia 14 (4A) - Famiacutelia do carbono
Famiacutelia 15 (5A) - Famiacutelia do nitrogecircnio
Famiacutelia 16 (6A) - Calcogecircnios
Famiacutelia 17 (7A) - Halogecircnios
Famiacutelia 18 (Zero) - Gases Nobres
Metais Eles satildeo a maioria dos elementos da tabela Satildeo bons condutores
de eletricidade e calor maleaacuteveis e duacutecteis possuem brilho metaacutelico caracteriacutestico e satildeo soacutelidos com exceccedilatildeo do mercuacuterio
Natildeo-Metais Satildeo os mais abundantes na natureza e ao contraacuterio dos metais natildeo satildeo bons condutores de calor e eletricidade natildeo satildeo maleaacuteveis e duacutecteis e natildeo possuem brilho como os metais
Gases Nobres Satildeo no total 6 elementos e sua caracteriacutestica mais importante eacute a ineacutercia quiacutemica
Hidrogecircnio O hidrogecircnio eacute um elemento considerado agrave parte por ter um comportamento uacutenico
PROPRIEDADES PERIOacuteDICAS
Aperioacutedicas satildeo aquelas que soacute aumentam ou soacute diminuem com o aumento do nuacutemero atocircmico Ex nuacutemero de eleacutetrons calor especIacutefico Perioacutedicas satildeo aquelas que crescem e decrescem seguidamente agrave medida que aumenta o nuacutemero atocircmico As principais propriedades perioacutedicas satildeo
Raio Atocircmico eacute a metade da distacircncia entre dois nuacutecleos de aacutetomos do mesmo elemento Nas famiacutelias os raios atocircmicos aumentam de cima para baixo pois aumentam os niacuteveis de energia (camadas) Nos periacuteodos os raios atocircmicos aumentam da direita para esquerda pois agrave medida que Z aumenta o nuacutemero de camadas permanece constante aumentando a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera diminuindo o raio atocircmico
Raio Atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo eacute a energia necessaacuteria para retirar um eleacutetron de um aacutetomo (ou iacuteon) no estado gasoso Quanto menor o raio atocircmico maior a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera e consequumlentemente maior o potencial de ionizaccedilatildeo Logo o potencial de ionizaccedilatildeo varia
opostamente ao raio atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo
Afinidade Eletrocircnica eacute a quantidade de energia liberada quando um aacutetomo
isolado no estado gasoso recebe um eleacutetron A afinidade eletrocircnica varia da mesma
forma que a energia de ionizaccedilatildeo
14
Eletronegatividade eacute a capacidade que um aacutetomo possui de atrair o par de
eleacutetrons compartilhado com outro aacutetomo A eletronegatividade varia da mesma
forma que o potencial
de ionizaccedilatildeo
Eletronegatividade
Eletropositividade ou Caraacuteter metaacutelico eacute a capacidade que um aacutetomo possui de doar eleacutetrons A eletropositividade varia opostamente agrave eletronegatividade
Outras Propriedades Perioacutedicas
15
EXERCIacuteCIOS
1) Escolha a espeacutecie com maior energia de ionizaccedilatildeo a) Li b) Be c) C d) N e) Ne
2) Assinale a alternativa que conteacutem a espeacutecie de maior Raio Iocircnico a) Na1+ b) Mg2+ c) Al3+ d) S2- e) Cl1- 3) Qual o elemento de maior afinidade eletrocircnica a) oxigecircnio b) nitrogecircnio c) fluacuteor d) cloro e) neocircnio 4) Qual eacute o nuacutemero de eleacutetrons de valecircncia presente no seguinte aacutetomo de Fe a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 5) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior energia de ionizaccedilatildeo a) Ne b) F c) O d) C e) Li 6) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior eletronegatividade a) Ne b) F c) O d) C e) Li 7) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior Raio Atocircmico a) Ne b) F c) O d) C e) Li
8) Um elemento quiacutemico encontra-se no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica Quantas camadas eletrocircnicas devem existir na eletrosfera de seus aacutetomos
9) Onde estaacute localizado na tabela perioacutedica o elemento de nuacutemero atocircmico 31
a) famiacutelia do carbono b) coluna 5A c) 3ordm periacuteodo d) grupo 13 e) famiacutelia dos calcogecircnios
10) Um determinado elemento quiacutemico estaacute situado no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica e pertence agrave famiacutelia dos calcogecircnios Qual o seu nuacutemero atocircmico a) 16 b) 17 c) 33
16
17
d) 34 e) 53 11) Um aacutetomo tem A=81 e 46 necircutrons apresenta X eleacutetrons no niacutevel mais externo e estaacute localizado no grupo Y da tabela perioacutedica Qual o valor de X e Y respectivamente a) 6 16 b) 7 17 c) 5 15 d) 6 17 e) 7 16
12) Resolva a questatildeo com base na anaacutelise das afirmativas a seguir
I- Em um mesmo periacuteodo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de niacuteveis II- Os elementos da coluna 2A apresentam na uacuteltima camada a configuraccedilatildeo ns2 III- Quando o subniacutevel mais energeacutetico eacute tipo s ou p o elemento eacute de transiccedilatildeo IV- Em um mesmo grupo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de camadas
Quantas afirmativas estatildeo corretas a) nenhuma b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13) Considere um elemento R cujo subniacutevel mais energeacutetico eacute o 4p3 Qual o periacuteodo e coluna da tabela perioacutedica esse elemento estaacute localizado a) 4ordm coluna 3A b) 4ordm coluna 4A c) 4ordm coluna 5A d) 5ordm coluna 6A e) 5ordm coluna 5A 14) O aacutetomo elemento quiacutemico X localizado na famiacutelia dos calcogecircnios e no 4ordm periacuteodo do sistema perioacutedico tem 45 necircutrons Assinale o nuacutemero de massa de X a) 34 b) 45 c) 79 d) 80 e) 81
18
15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
19
UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
20
a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
21
Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
22
PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
23
Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
42
43
claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
Av Guedner 1610 (44) 3027-6360
87050-390 ndash Maringaacute ndash PR - wwwcesumarbr
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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Raio Atocircmico eacute a metade da distacircncia entre dois nuacutecleos de aacutetomos do mesmo elemento Nas famiacutelias os raios atocircmicos aumentam de cima para baixo pois aumentam os niacuteveis de energia (camadas) Nos periacuteodos os raios atocircmicos aumentam da direita para esquerda pois agrave medida que Z aumenta o nuacutemero de camadas permanece constante aumentando a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera diminuindo o raio atocircmico
Raio Atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo eacute a energia necessaacuteria para retirar um eleacutetron de um aacutetomo (ou iacuteon) no estado gasoso Quanto menor o raio atocircmico maior a atraccedilatildeo nuacutecleo-eletrosfera e consequumlentemente maior o potencial de ionizaccedilatildeo Logo o potencial de ionizaccedilatildeo varia
opostamente ao raio atocircmico
Energia de Ionizaccedilatildeo
Afinidade Eletrocircnica eacute a quantidade de energia liberada quando um aacutetomo
isolado no estado gasoso recebe um eleacutetron A afinidade eletrocircnica varia da mesma
forma que a energia de ionizaccedilatildeo
14
Eletronegatividade eacute a capacidade que um aacutetomo possui de atrair o par de
eleacutetrons compartilhado com outro aacutetomo A eletronegatividade varia da mesma
forma que o potencial
de ionizaccedilatildeo
Eletronegatividade
Eletropositividade ou Caraacuteter metaacutelico eacute a capacidade que um aacutetomo possui de doar eleacutetrons A eletropositividade varia opostamente agrave eletronegatividade
Outras Propriedades Perioacutedicas
15
EXERCIacuteCIOS
1) Escolha a espeacutecie com maior energia de ionizaccedilatildeo a) Li b) Be c) C d) N e) Ne
2) Assinale a alternativa que conteacutem a espeacutecie de maior Raio Iocircnico a) Na1+ b) Mg2+ c) Al3+ d) S2- e) Cl1- 3) Qual o elemento de maior afinidade eletrocircnica a) oxigecircnio b) nitrogecircnio c) fluacuteor d) cloro e) neocircnio 4) Qual eacute o nuacutemero de eleacutetrons de valecircncia presente no seguinte aacutetomo de Fe a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 5) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior energia de ionizaccedilatildeo a) Ne b) F c) O d) C e) Li 6) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior eletronegatividade a) Ne b) F c) O d) C e) Li 7) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior Raio Atocircmico a) Ne b) F c) O d) C e) Li
8) Um elemento quiacutemico encontra-se no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica Quantas camadas eletrocircnicas devem existir na eletrosfera de seus aacutetomos
9) Onde estaacute localizado na tabela perioacutedica o elemento de nuacutemero atocircmico 31
a) famiacutelia do carbono b) coluna 5A c) 3ordm periacuteodo d) grupo 13 e) famiacutelia dos calcogecircnios
10) Um determinado elemento quiacutemico estaacute situado no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica e pertence agrave famiacutelia dos calcogecircnios Qual o seu nuacutemero atocircmico a) 16 b) 17 c) 33
16
17
d) 34 e) 53 11) Um aacutetomo tem A=81 e 46 necircutrons apresenta X eleacutetrons no niacutevel mais externo e estaacute localizado no grupo Y da tabela perioacutedica Qual o valor de X e Y respectivamente a) 6 16 b) 7 17 c) 5 15 d) 6 17 e) 7 16
12) Resolva a questatildeo com base na anaacutelise das afirmativas a seguir
I- Em um mesmo periacuteodo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de niacuteveis II- Os elementos da coluna 2A apresentam na uacuteltima camada a configuraccedilatildeo ns2 III- Quando o subniacutevel mais energeacutetico eacute tipo s ou p o elemento eacute de transiccedilatildeo IV- Em um mesmo grupo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de camadas
Quantas afirmativas estatildeo corretas a) nenhuma b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13) Considere um elemento R cujo subniacutevel mais energeacutetico eacute o 4p3 Qual o periacuteodo e coluna da tabela perioacutedica esse elemento estaacute localizado a) 4ordm coluna 3A b) 4ordm coluna 4A c) 4ordm coluna 5A d) 5ordm coluna 6A e) 5ordm coluna 5A 14) O aacutetomo elemento quiacutemico X localizado na famiacutelia dos calcogecircnios e no 4ordm periacuteodo do sistema perioacutedico tem 45 necircutrons Assinale o nuacutemero de massa de X a) 34 b) 45 c) 79 d) 80 e) 81
18
15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
19
UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
20
a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
21
Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
22
PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
23
Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
24
Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
25
26
3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
42
43
claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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Eletronegatividade eacute a capacidade que um aacutetomo possui de atrair o par de
eleacutetrons compartilhado com outro aacutetomo A eletronegatividade varia da mesma
forma que o potencial
de ionizaccedilatildeo
Eletronegatividade
Eletropositividade ou Caraacuteter metaacutelico eacute a capacidade que um aacutetomo possui de doar eleacutetrons A eletropositividade varia opostamente agrave eletronegatividade
Outras Propriedades Perioacutedicas
15
EXERCIacuteCIOS
1) Escolha a espeacutecie com maior energia de ionizaccedilatildeo a) Li b) Be c) C d) N e) Ne
2) Assinale a alternativa que conteacutem a espeacutecie de maior Raio Iocircnico a) Na1+ b) Mg2+ c) Al3+ d) S2- e) Cl1- 3) Qual o elemento de maior afinidade eletrocircnica a) oxigecircnio b) nitrogecircnio c) fluacuteor d) cloro e) neocircnio 4) Qual eacute o nuacutemero de eleacutetrons de valecircncia presente no seguinte aacutetomo de Fe a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 5) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior energia de ionizaccedilatildeo a) Ne b) F c) O d) C e) Li 6) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior eletronegatividade a) Ne b) F c) O d) C e) Li 7) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior Raio Atocircmico a) Ne b) F c) O d) C e) Li
8) Um elemento quiacutemico encontra-se no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica Quantas camadas eletrocircnicas devem existir na eletrosfera de seus aacutetomos
9) Onde estaacute localizado na tabela perioacutedica o elemento de nuacutemero atocircmico 31
a) famiacutelia do carbono b) coluna 5A c) 3ordm periacuteodo d) grupo 13 e) famiacutelia dos calcogecircnios
10) Um determinado elemento quiacutemico estaacute situado no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica e pertence agrave famiacutelia dos calcogecircnios Qual o seu nuacutemero atocircmico a) 16 b) 17 c) 33
16
17
d) 34 e) 53 11) Um aacutetomo tem A=81 e 46 necircutrons apresenta X eleacutetrons no niacutevel mais externo e estaacute localizado no grupo Y da tabela perioacutedica Qual o valor de X e Y respectivamente a) 6 16 b) 7 17 c) 5 15 d) 6 17 e) 7 16
12) Resolva a questatildeo com base na anaacutelise das afirmativas a seguir
I- Em um mesmo periacuteodo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de niacuteveis II- Os elementos da coluna 2A apresentam na uacuteltima camada a configuraccedilatildeo ns2 III- Quando o subniacutevel mais energeacutetico eacute tipo s ou p o elemento eacute de transiccedilatildeo IV- Em um mesmo grupo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de camadas
Quantas afirmativas estatildeo corretas a) nenhuma b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13) Considere um elemento R cujo subniacutevel mais energeacutetico eacute o 4p3 Qual o periacuteodo e coluna da tabela perioacutedica esse elemento estaacute localizado a) 4ordm coluna 3A b) 4ordm coluna 4A c) 4ordm coluna 5A d) 5ordm coluna 6A e) 5ordm coluna 5A 14) O aacutetomo elemento quiacutemico X localizado na famiacutelia dos calcogecircnios e no 4ordm periacuteodo do sistema perioacutedico tem 45 necircutrons Assinale o nuacutemero de massa de X a) 34 b) 45 c) 79 d) 80 e) 81
18
15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
19
UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
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a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
21
Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
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PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
23
Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
24
Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
25
26
3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
27
13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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48
metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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EXERCIacuteCIOS
1) Escolha a espeacutecie com maior energia de ionizaccedilatildeo a) Li b) Be c) C d) N e) Ne
2) Assinale a alternativa que conteacutem a espeacutecie de maior Raio Iocircnico a) Na1+ b) Mg2+ c) Al3+ d) S2- e) Cl1- 3) Qual o elemento de maior afinidade eletrocircnica a) oxigecircnio b) nitrogecircnio c) fluacuteor d) cloro e) neocircnio 4) Qual eacute o nuacutemero de eleacutetrons de valecircncia presente no seguinte aacutetomo de Fe a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 5) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior energia de ionizaccedilatildeo a) Ne b) F c) O d) C e) Li 6) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior eletronegatividade a) Ne b) F c) O d) C e) Li 7) Assinale a alternativa que conteacutem o elemento de maior Raio Atocircmico a) Ne b) F c) O d) C e) Li
8) Um elemento quiacutemico encontra-se no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica Quantas camadas eletrocircnicas devem existir na eletrosfera de seus aacutetomos
9) Onde estaacute localizado na tabela perioacutedica o elemento de nuacutemero atocircmico 31
a) famiacutelia do carbono b) coluna 5A c) 3ordm periacuteodo d) grupo 13 e) famiacutelia dos calcogecircnios
10) Um determinado elemento quiacutemico estaacute situado no quarto periacuteodo da tabela perioacutedica e pertence agrave famiacutelia dos calcogecircnios Qual o seu nuacutemero atocircmico a) 16 b) 17 c) 33
16
17
d) 34 e) 53 11) Um aacutetomo tem A=81 e 46 necircutrons apresenta X eleacutetrons no niacutevel mais externo e estaacute localizado no grupo Y da tabela perioacutedica Qual o valor de X e Y respectivamente a) 6 16 b) 7 17 c) 5 15 d) 6 17 e) 7 16
12) Resolva a questatildeo com base na anaacutelise das afirmativas a seguir
I- Em um mesmo periacuteodo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de niacuteveis II- Os elementos da coluna 2A apresentam na uacuteltima camada a configuraccedilatildeo ns2 III- Quando o subniacutevel mais energeacutetico eacute tipo s ou p o elemento eacute de transiccedilatildeo IV- Em um mesmo grupo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de camadas
Quantas afirmativas estatildeo corretas a) nenhuma b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13) Considere um elemento R cujo subniacutevel mais energeacutetico eacute o 4p3 Qual o periacuteodo e coluna da tabela perioacutedica esse elemento estaacute localizado a) 4ordm coluna 3A b) 4ordm coluna 4A c) 4ordm coluna 5A d) 5ordm coluna 6A e) 5ordm coluna 5A 14) O aacutetomo elemento quiacutemico X localizado na famiacutelia dos calcogecircnios e no 4ordm periacuteodo do sistema perioacutedico tem 45 necircutrons Assinale o nuacutemero de massa de X a) 34 b) 45 c) 79 d) 80 e) 81
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15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
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UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
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a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
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Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
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PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
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Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
47
48
metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
49
EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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d) 34 e) 53 11) Um aacutetomo tem A=81 e 46 necircutrons apresenta X eleacutetrons no niacutevel mais externo e estaacute localizado no grupo Y da tabela perioacutedica Qual o valor de X e Y respectivamente a) 6 16 b) 7 17 c) 5 15 d) 6 17 e) 7 16
12) Resolva a questatildeo com base na anaacutelise das afirmativas a seguir
I- Em um mesmo periacuteodo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de niacuteveis II- Os elementos da coluna 2A apresentam na uacuteltima camada a configuraccedilatildeo ns2 III- Quando o subniacutevel mais energeacutetico eacute tipo s ou p o elemento eacute de transiccedilatildeo IV- Em um mesmo grupo os elementos apresentam o mesmo nuacutemero de camadas
Quantas afirmativas estatildeo corretas a) nenhuma b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 13) Considere um elemento R cujo subniacutevel mais energeacutetico eacute o 4p3 Qual o periacuteodo e coluna da tabela perioacutedica esse elemento estaacute localizado a) 4ordm coluna 3A b) 4ordm coluna 4A c) 4ordm coluna 5A d) 5ordm coluna 6A e) 5ordm coluna 5A 14) O aacutetomo elemento quiacutemico X localizado na famiacutelia dos calcogecircnios e no 4ordm periacuteodo do sistema perioacutedico tem 45 necircutrons Assinale o nuacutemero de massa de X a) 34 b) 45 c) 79 d) 80 e) 81
18
15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
19
UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
20
a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
21
Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
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PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
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Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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87050-390 ndash Maringaacute ndash PR - wwwcesumarbr
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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15) Considere o elemento 25X De acordo com a estrutura eletrocircnica como ele pode ser classificado a) metal alcalino b) metal alcalino c) metal de transiccedilatildeo interna d) metal de transiccedilatildeo externa e) ametal 16) Considere as afirmaccedilotildees
I- Nos metais alcalinos o raio atocircmico aumenta com o aumento do nuacutemero atocircmico II- A afinidade eletrocircnica do 35Br eacute maior do que o 56Ba e menor do que o 9F III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionizaccedilatildeo do que os da coluna 7A
Quais afirmaccedilotildees estatildeo corretas a) I e II b) II e III c) nenhuma d) I e III e) I II e III
19
UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
20
a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
21
Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
22
PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
23
Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
24
Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
25
26
3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
42
43
claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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UNIDADE III Ligaccedilotildees Quiacutemicas
Ligaccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Ligaccedilatildeo Iocircnica - Ligaccedilatildeo Covalente - Forccedilas Intermoleculares - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
As ligaccedilotildees quiacutemicas satildeo uniotildees estabelecidas entre aacutetomos para formarem as moleacuteculas que constituem a estrutura baacutesica de uma substacircncia ou composto Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos quiacutemicos Os aacutetomos destes elementos quiacutemicos ao se unirem formam a grande diversidade de substacircncias quiacutemicas Para exemplificar podemos citar o alfabeto em que podemos juntar as letras para formar as palavras Os aacutetomos comparando seriam as letras e as moleacuteculas seriam as palavras Na escrita natildeo podemos simplesmente ir juntando as letras para a formaccedilatildeo de palavras aasc em portuguecircs natildeo tem significado (salvo se corresponder a uma sigla) poreacutem se organizarmos essas letras teremos casa que jaacute tem o seu significado Assim como na escrita a uniatildeo estabelecida entre aacutetomos natildeo ocorre de qualquer forma deve haver condiccedilotildees apropriadas para que a ligaccedilatildeo entre os aacutetomos ocorra tais como afinidade contato energia etc As ligaccedilotildees quiacutemicas podem ocorrer atraveacutes da doaccedilatildeo e recepccedilatildeo de eleacutetrons entre os aacutetomos (ligaccedilatildeo iocircnica) Como exemplo NaCl (cloreto de soacutedio) Compostos iocircnicos conduzem electricidade no estado liacutequido ou dissolvido Eles normalmente tecircm um alto ponto de fusatildeo e alto ponto de ebuliccedilatildeo Outro tipo de ligaccedilotildees quiacutemicas ocorre atraveacutes do compartilhamento de eleacutetrons a ligaccedilatildeo covalente Como exemplo H2O (aacutegua) Em ligaccedilotildees quiacutemicas vocecirc vai saber como os aacutetomos ligam-se uns aos outros formando as moleacuteculas e os diferentes compostos quiacutemicos Antes vocecirc deve saber algumas coisas como
Moleacutecula
Moleacutecula eacute um conjunto de aacutetomos unidos Este conjunto possui propriedades diferentes dos aacutetomos isolados Por exemplo
bull o ferro eacute um metal magneacutetico de cor cinza duro bull o oxigecircnio eacute um gaacutes de cor azulada bull a ferrugem (combinaccedilatildeo do ferro e do oxigecircnio) eacute um poacute de cor castanho-
avermelhada
Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
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a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
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Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
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PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
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Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
24
Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
30
Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
47
48
metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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Regras do octeto
Quando dois aacutetomos encontram-se suas uacuteltimas camadas eletrocircnicas satildeo as que se tocam Eacute atraveacutes delas que os aacutetomos se ligaratildeo Analisando os aacutetomos conhecidos de modo geral pode-se estabelecer algumas regras pelas quais estes aacutetomos ligam-se
1 Quando um aacutetomo tiver exatamente 8 eleacutetrons nesta uacuteltima camada eletrocircnica haacute uma estabilidade e ele natildeo liga-se a outros aacutetomos Natildeo podemos formar compostos quiacutemicos com estes elementos (He = heacutelio Ne = neocircnio Ar = argocircnio Kr = criptocircnio Xe = xenocircnio e Rn = radocircnio)
2 Quando um aacutetomo possui menos de 8 eleacutetrons em sua uacuteltima camada ele deveraacute associar-se a outros aacutetomos para completar ou eliminar esta camada incompleta
3 Com 1 2 ou 3 eleacutetrons ele procura eliminar estes eleacutetrons 4 Com 5 6 ou 7 ele procura completar a uacuteltima camada ateacute 8 5 Com 4 eleacutetrons tanto faz pode doar 4 ou ganhar outros 4 dependendo do
elemento quiacutemico em questatildeo
Ao perder eleacutetrons o aacutetomo fica positivo devido ao desequiliacutebrio entre proacutetons (+) e os eleacutetrons (-) remanecentes
Ao ganhar eleacutetrons o aacutetomo fica negativo pois teraacute mais eleacutetrons que proacutetons
O aacutetomo adquire tantas cargas eleacutetricas quanto forem os eleacutetrons transferidos Veja os exemplos com o soacutedio (nuacutemero atocircmico 11) e com o oxigecircnio (nuacutemero atocircmico 8)
Algumas novas palavras
bull Iacuteon eacute o aacutetomo com carga eleacutetrica bull Caacutetion eacute o iacuteon de carga positiva que perdeu eleacutetrons geralmente um metal bull Acircnion eacute o iacuteon de carga negativa que ganhou eleacutetrons geralmente um
elemento natildeo metaacutelico
Representamos as cargas eleacutetricas adquiridas no siacutembolo do elemento Na1+ O2-
Exerciacutecios
1) Represente simbolicamente os seguintes iacuteons
20
a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
21
Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
22
PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
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Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
Av Guedner 1610 (44) 3027-6360
87050-390 ndash Maringaacute ndash PR - wwwcesumarbr
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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a) potaacutessio quando perde um
eleacutetron e) enxofre quando ganha 2 eleacutetrons
b) magneacutesio quando perde 2
eleacutetrons f) iodo quando ganha um eleacutetron
c) carbono quando ganha 4 eleacutetrons g) foacutesforo quando ganha 3 eleacutetrons
d) alumiacutenio quando perde 3 eleacutetrons h) manganecircs quando perde 2
eleacutetrons
LIGACcedilAtildeO IOcircNICA
Os eleacutetrons doados por um aacutetomo devem chegar a outro Como elementos diferentes transferem diferentes nuacutemeros de eleacutetrons a moleacutecula deve possuir um nuacutemero adequado de aacutetomos
Para reunir soacutedio e oxigecircnio por exemplo eacute necessaacuterio ter-se dois aacutetomos de soacutedio (iacuteons positivos) para cada um aacutetomo de oxigecircnio (iacuteon negativo) Eacute a forccedila de atraccedilatildeo entre iacuteons de
cargas eleacutetricas diferentes que manteacutem a moleacutecula unida
A carga eleacutetrica de um iacuteon significa o nuacutemero de ligaccedilotildees (troca de eleacutetrons) que ele tem que fazer com outro esta carga chama-se valecircncia
O composto formado tem foacutermula quiacutemica Na2O Observe que o total das cargas iocircnicas (+) e (-) devem equilibrar-se Veja os exemplos
Na+Cl- cargas ou ligaccedilotildees iguais teremos um aacutetomo de cada elemento
NaCl com cargas ou ligaccedilotildees iguais (1+) e (1-)
Na+ P3- faltam cargas positivas ou aacutetomos de soacutedio se forem 3 de soacutedio teremos Na3 P com cargas ou ligaccedilotildees iguais 3 middot (1+) e (3-) Ca2+Cl- faltam cargas negativas ou aacutetomos de cloro se forem 2 de cloro teremos CaCl2 com cargas ou ligaccedilotildees iguais (2+) e 2 middot (1-) Ca2+O2- cargas ou ligaccedilotildees iguais fica assim mesmo CaO com cargas ou ligaccedilotildees (2+) e (2-) Ca2+P3- cargas totalmentes diferentes as ligaccedilotildees ou cargas devem ser 6 muacuteltiplas das valecircncias 2 e 3
21
Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
22
PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
23
Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
24
Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
25
26
3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
27
13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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Usamos como iacutendices as proacuteprias valecircncias invertidas Ca32+ P2
3- ou Ca3P2 com cargas eleacutetricas ou ligaccedilotildees equivalentes 3 middot (2+) e 2 middot (2-)
Lembre-se o total das cargas eleacutetricas deve ser neutro Confira sempre o total das cargas eleacutetricas para saber se os iacutendices dos elementos estatildeo certos
Al2O eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica errada inexistente pois Al23+ = 2 middot (3+) = 6+ natildeo neutraliza as cargas do O2- = 2- Al2 O3 eacute uma foacutermula ou composiccedilatildeo quiacutemica correta pois Al2
3+ = 2 middot (3+) = 6+ e neutraliza as cargas do O32- = 3 middot (2-) = 6-
LIGACcedilAtildeO COVALENTE
Esta ligaccedilatildeo ocorre entre aacutetomos natildeo metaacutelicos isto eacute entre aacutetomos que desejam receber eleacutetrons para completar 8 na uacuteltima camada eletrocircnica Neste caso cada aacutetomo atrai um eleacutetron do outro aacutetomo e vice-versa Temos entatildeo um par de eleacutetrons presos entre dois aacutetomos Cada par eletrocircnico eacute considerado como pertencente a ambos os aacutetomos Na figura ao lado temos um exemplo com o gaacutes oxigecircnio cuja moleacutecula tem dois aacutetomos ou O2 Observe que os aacutetomos de oxigecircnio ficaram com apenas 7 eleacutetrons na uacuteltima camada e natildeo com os 8 que dariam estabilidade Seraacute necessaacuterio fazer outro par eletrocircnico No caso do gaacutes carbocircnico CO2 o carbono necessita 4 eleacutetrons e o oxigecircnio apenas 2 seratildeo necessaacuterios dois aacutetomos de oxigecircnio para fazer as ligaccedilotildees do carbono num total de quatro pares eletrocircnicos Simplificamos os pares eletrocircnicos por um tracinho ligando os siacutembolos
O2 fica O=O
CO2 fica O=C=O
22
PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
23
Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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43
claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
Av Guedner 1610 (44) 3027-6360
87050-390 ndash Maringaacute ndash PR - wwwcesumarbr
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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PF3 fica
Os elementos halogecircneos como o fluacuteor (F) fazem um par eletrocircnico Os elementos calcogecircneos como o oxigecircnio (O) fazem dois pares eletrocircnicos Os elementos da famiacutelia 5A como o foacutesforo (P) fazem trecircs pares eletrocircnicos O carbono faz quatro pares eletrocircnicos
FORCcedilAS INTERMOLECULARES
As forccedilas intermoleculares satildeo forccedilas de atraccedilatildeo que ocorrem entre as
moleacuteculas (intermoleculares) mantendo-as unidas e satildeo bem mais fracas quando comparadas agraves forccedilas intramoleculares (ligaccedilatildeo iocircnica e covalente) encontradas entre iacuteons e aacutetomos que formam a substacircncia
As moleacuteculas de uma substacircncia soacutelida ou liacutequida se mantecircm unidas atraveacutes da atraccedilatildeo existente entre elas Quanto maior for a forccedila de atraccedilatildeo maior seraacute a coesatildeo entre as moleacuteculas Isso ocasionaraacute um aumento nos pontos de fusatildeo e ebuliccedilatildeo da substacircncia As moleacuteculas dos gases praticamente natildeo exercem forccedilas de atraccedilatildeo entre si Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebuliccedilatildeo e extrema facilidade de se expandir No estado gasoso as moleacuteculas se encontram bem afastadas com grande grau de desordem No estado liacutequido as moleacuteculas se encontram um pouco mais organizadas com um grau de liberdade de movimentaccedilatildeo um pouco menor Jaacute no estado soacutelido as moleacuteculas se encontram bem mais organizadas com grau de movimentaccedilatildeo ainda mais reduzido
Gasoso Liacutequido Soacutelido
As forccedilas intermoleculares satildeo classificadas em dois tipos Forccedila de Van der
Waals e Ligaccedilatildeo de hidrogecircnio
23
Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
25
26
3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
29
ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
30
Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
31
Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
32
1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
47
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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Forccedilas de Van der Waals satildeo divididas em vaacuterios tipos conforme a natureza das partiacuteculas
bull Iacuteon - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula polar (dipolo)
bull Iacuteon - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre um iacuteon e uma moleacutecula apolar O iacuteon causa uma atraccedilatildeo ou repulsatildeo eletrocircnica com a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar causando uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar e provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo permanente - Dipolo permanente Atraccedilatildeo entre moleacuteculas polares Os dipolos atraem-se pelos polos opostos (positivo-negativo)
bull Dipolo permanente - Dipolo induzido Atraccedilatildeo entre uma moleacutecula polar e uma moleacutecula apolar O dipolo causa repulsatildeo eletrocircnica entre seu poacutelo positivo e a nuvem eletrocircnica da moleacutecula apolar e uma repulsatildeo entre esta nuvem e seu poacutelo negativo Isso causa uma deformaccedilatildeo da nuvem eletrocircnica na moleacutecula apolar provocando a formaccedilatildeo de dipolos (induzidos)
bull Dipolo induzido - Dipolo induzido Tambeacutem chamada Forccedila de dispersatildeo de London eacute uma atraccedilatildeo que ocorre entre moleacuteculas apolares que quando se aproximam umas das outras causam uma repulsatildeo entre suas nuvens eletrocircnicas que entatildeo se deformam induzindo a formaccedilatildeo de dipolos Essa forccedila eacute mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente Logo as substacircncias que apresentam esse tipo de ligaccedilatildeo apresentam menor ponto de fusatildeo e ebuliccedilatildeo Quanto maior for o tamanho da moleacutecula mais facilmente seus eleacutetrons podem se deslocar pela estrutura Maior eacute entatildeo a facilidade de distorccedilatildeo das nuvens eletrocircnicas e mais forte satildeo as forccedilas de dispersatildeo de London Isso faz com que a substacircncia tenha maior ponto de ebuliccedilatildeo
Veja abaixo a representaccedilatildeo das principais forccedilas de Van der Waals
Ligaccedilotildees de hidrogecircnio
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
25
26
3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
27
13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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Tambeacutem conhecidas como pontes de hidrogecircnio satildeo um caso especial da atraccedilatildeo entre dipolos permanentes As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees intermoleculares anormalmente intensas e ocorrem entre moleacuteculas que apresentam ligaccedilotildees entre hidrogecircnio e aacutetomos muito eletronegativos (F O N) Devido agraves pequenas dimensotildees de H F O e N e devido tambeacutem agrave grande diferenccedila de eletronegatividade nas ligaccedilotildees destes elementos com o hidrogecircnio ocorrem poacutelos intensos em volumes muito pequenos A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio eacute um enlace quiacutemico em que o aacutetomo de hidrogecircnio eacute atraiacutedo simultaneamente por aacutetomos muito eletronegativos atuando como uma ponte entre eles As ligaccedilotildees de hidrogecircnio podem existir no estado soacutelido e liacutequido e em soluccedilotildees Eacute condiccedilatildeo essencial para a existecircncia da ligaccedilatildeo de hidrogecircnio a presenccedila simultacircnea de um aacutetomo de hidrogecircnio aacutecido e de um receptor baacutesico Hidrogecircnio aacutecido eacute aquele ligado a um aacutetomo mais eletronegativo do que ele de maneira que o seu eleacutetrons sofra um afastamento parcial Receptor baacutesico eacute uma espeacutecie quiacutemica que possua um aacutetomo ou grupo de aacutetomos com alta densidade eletrocircnica sendo que o ideal eacute a presenccedila de pelo menos um par de eleacutetrons livres A ligaccedilatildeo de hidrogecircnio pode ser de dois tipos As ligaccedilotildees de hidrogecircnio satildeo atraccedilotildees muito fortes e contribuem de modo decisivo na ligaccedilatildeo intermolecular total o que explica os pontos de ebuliccedilatildeo anormalmente altos de moleacuteculas como H2O NH3 e HF em relaccedilatildeo aos hidretos das respectivas famiacutelias As moleacuteculas podem apresentar mais de um tipo de forccedila intermolecular que entatildeo se interagem para aumentar a coesatildeo entre as moleacuteculas Nos aacutelcoois por exemplo o metanol (H3C - OH) tem PE = 646ordm C e o etanol (H3C - CH2 - OH) tem PE = 784ordm C A principal forccedila intermolecular existente entre as moleacuteculas dos aacutelcoois eacute a ligaccedilatildeo de hidrogecircnio mas como a moleacutecula de etanol eacute maior as dispersotildees de London satildeo mais intensas Logo da interaccedilatildeo das duas forccedilas resulta um maior ponto de ebuliccedilatildeo em relaccedilatildeo ao metanol Outra consideraccedilatildeo importante eacute que quanto maior o nuacutemero de grupos OH ou NH maior seraacute a intensidade das ligaccedilotildees de hidrogecircnio e maior seraacute o ponto de ebuliccedilatildeo
EXERCIacuteCIOS 1) No cloreto de magneacutesio a uniatildeo entre magneacutesio e cloro ocorre atraveacutes de
ligaccedilatildeo a) molecular b) covalente c) metaacutelica d) iocircnica e) dativa 2) Entre os aacutetomos dos compostos NH3 e as ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes satildeo respectivamente a) covalente iocircnica iocircnica b) covalente iocircnica covalente c) covalente covalente iocircnica d) Iocircnica iocircnica covalente e) Iocircnica covalente covalente
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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43
claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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87050-390 ndash Maringaacute ndash PR - wwwcesumarbr
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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3) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica dos aacutetomos abaixo e a foacutermula do composto formado na combinaccedilatildeo dos elementos de cada par
a) Ca (z=20) e Cl (z=17)
b) Ba (z=56) e F(z=9)
c) K(z=19) e S(z=16)
d)Mg(z=12) e Cl (z=17)
e)Ca(z=20) e N (z=7)
f)Al(z=13) e Cl(z=17) 4) Um elemento X possui na sua camada de valecircncia (uacuteltima camada) eleacutetrons e um elemento Y possui apenas 2 eleacutetrons Qual a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado por esses elementos 5) Explique por que o iacuteon Mg2+ possui maior estabilidade do que o iacuteon Mg+ 6) Registre a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo que se estabelece entre o metal alcalino X do 3o periacuteodo e o calcogecircnio Y tambeacutem do 3o periacuteodo 7) Faccedila a distribuiccedilatildeo eletrocircnica do foacutesforo P (z=15) nos subniacuteveis e nos orbitais para responder ao que se pede a) Quantos eleacutetrons possui na uacuteltima camada b)Quantos eleacutetrons estatildeo desemparelhados c) Quantas ligaccedilotildees covalentes deve fazer cada aacutetomo de foacutesforo 8) Qual a diferenccedila que vocecirc aprendeu entre ligaccedilatildeo iocircnica e a ligaccedilatildeo covalente 9) Escreva o(s) tipo(s) de ligaccedilatildeo existente(s) nos compostos abaixo
a) CaCl2 c) NaCl b) H2S d) KNO3
10) Faccedila as foacutermulas eletrocircnica e estrutural dos compostos
a) F2 c) H2S b) PH3 d) N2
11) Dados algumas foacutermulas estrutural abaixo qual apresenta eletrosfera iguais aos gases nobres
a) O __ F d) F __ O __ F b) O = F e) O __ F __ Oc) F = O = F
12) Qual a foacutermula do composto formado entre os elementos 13A e 8B a) AB b) A2B3 c) A3B2 d) A2B e) AB3
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
Av Guedner 1610 (44) 3027-6360
87050-390 ndash Maringaacute ndash PR - wwwcesumarbr
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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13) Considere as configuraccedilotildees eletrocircnicas de quatro elementos quiacutemicos
I 1s2 2s2 II 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 III 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p5
IV 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Qual deles apresenta tendecircncia a formar um acircnion a) I b) II c) III d) IV e) nenhum 14) Dois elementos representados por X e Y combinam-se As distribuiccedilotildees de eleacutetrons de X e Y satildeo as seguintes
Niacuteveis K L M NX 2 8 8 1
Y 2 8 6 Que alternativa apresenta a foacutermula e o tipo de ligaccedilatildeo do composto formado a) X2Y iocircnico b) XY2 covalente c) XY2 iocircnico d) X2Y covalente e) X7Y2 covalente 15) Um aacutetomo possui a seguinte distribuiccedilatildeo eletrocircnica [Ar]3d10 4s24p5 Esse aacutetomo ao se ligar a outros aacutetomos natildeo-metaacutelicos eacute capaz de realizar a) somente uma ligaccedilatildeo covalente simples b) somente uma ligaccedilatildeo covalente duplas c) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo uma dativa d) duas ligaccedilotildees covalentes simples e no maacuteximo duas dativas e) uma ligaccedilatildeo covalente simples e no maacuteximo trecircs dativas 16) As ligaccedilotildees quiacutemicas predominantes entre os aacutetomos dos compostos H2S PH3 e AgBr satildeo respectivamente a) iocircnica covalente e iocircnica b) covalente iocircnica e iocircnica c) iocircnica covalente e covalente d) covalente covalente e iocircnica e) iocircnica iocircnica e covalente 17) O composto formado a partir das substacircncias Ba e Br deve apresentar foacutermula e ligaccedilatildeo quiacutemica respectivamente a) BaBr iocircnica b) BaBr3 covalente c) Ba2Br metaacutelica
d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
Av Guedner 1610 (44) 3027-6360
87050-390 ndash Maringaacute ndash PR - wwwcesumarbr
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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d) BaBr2 covalente e) BaBr2 iocircnica
18) O aacutecido pantotecircnico (estrutura abaixo) um oacuteleo amarelo viscoso soluacutevel em aacutegua e insoluacutevel em solventes como clorofoacutermio e eacuteter (estruturas abaixo) eacute um dos constituintes da coenzima A (CoA) envolvida no metabolismo de carboidratos gorduras e proteiacutenas e na siacutentese do colesterol Poreacutem eacute um composto polar e pode fazer interaccedilotildees intermoleculares do tipo dipolo-dipolo e pontes de hidrogecircnio Baseado na teoria das forccedilas intermoleculares e propriedades fiacutesicas das substacircncias abaixo relacione em ordem crescente o ponto de ebuliccedilatildeo das mesmas justificando
CC
CC
NC
CC
OH
HH
CH3
OH
HO
H
H
HH
HO
OHCH3
Aacutecido pantotecircnico
Eacuteter
H3C O CH3
Clorofoacutermio
CH
H
H Cl
19) A solubilidade dos faacutermacos num meio aquoso e nas membranas lipiacutedicas desempenha um papel importante na sua absorccedilatildeo e transporte ateacute os locais de accedilatildeo A aacutegua estaacute intimamente envolvida no transporte de um faacutermaco do seu siacutetio de administraccedilatildeo ateacute o seu siacutetio de accedilatildeo Tendo em vista a importacircncia da moleacutecula de aacutegua no mecanismo de accedilatildeo de um faacutermaco faccedila uma discussatildeo com relaccedilatildeo a) A valecircncia dos aacutetomos responsaacuteveis pela formaccedilatildeo da moleacutecula de aacutegua b) As ligaccedilotildees quiacutemicas da moleacutecula de aacutegua c) Forccedilas intermoleculares na moleacutecula de aacutegua 20) O aacutecido linoleacuteico eacute um oacuteleo amarelado com ponto de ebuliccedilatildeo 230oC e insoluacutevel em aacutegua (pe100oC) Baseado nas estruturas do aacutecido linoleacuteico e da aacutegua explique o fato do aacutecido linoleacuteico ter ponto de ebuliccedilatildeo maior que a aacutegua
C CH H
CC
CC
H3CH H
H H
H H
H H
CH H
C CH H
(CH2)7 CO
O H
aacutecido linoleacuteico 21) Considere as seguintes substacircncias HF HCl CCl4 CH3CH2OH e CS2 Estatildeo presentes forccedilas intermoleculares do mesmo tipo nos liacutequidos (A) CCl4 e CH3CH2OH (B) HCl e CCl4 (C) HF e CS2 (D) HF e HCl (E) HF e CH3CH2OH
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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87050-390 ndash Maringaacute ndash PR - wwwcesumarbr
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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UNIDADE IV Estequiometria
Estequiometria
- Introduccedilatildeo - Escrevendo e Balaceando Equaccedilotildees Quiacutemicas - Caacutelculos Estequiomeacutetricos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO Estequiometria eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas em mols em massa em volume nuacutemero de aacutetomos e moleacuteculas realizado como consequumlecircncia da lei de Proust executado em geral com auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correlatas A palavra estequiometria eacute de origem grega e significa medida de uma substacircncia Esteacutequio do grego Stoikheion (elemento ou substacircncia) Metria do grego metron (medida) A estequiometria eacute de extrema importacircncia no cotidiano principalmente nas induacutestrias ou laboratoacuterios pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reaccedilatildeo prevendo a quantidade de produtos que seraacute obtida em condiccedilotildees preestabelecidas
Revendo Conceitos sobre Relaccedilotildees Baacutesicas
Elementos
1 mol de aacutetomos corresponde agrave massa atocircmica expressa em gramas um nuacutemero igual a 60 middot 1023 aacutetomos que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L Substacircncias
1 mol de moleacuteculas corresponde agrave massa molecular expressa em gramas um nuacutemero igual a 602 middot 1023 moleacuteculas que se forem de um gaacutes e estiverem nas CNTP ocuparatildeo um volume de 224 L
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
30
Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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43
claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
Av Guedner 1610 (44) 3027-6360
87050-390 ndash Maringaacute ndash PR - wwwcesumarbr
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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ESCREVENDO E BALANCEANDO EQUACcedilOtildeES QUIacuteMICAS Agora vamos aprender a escrever uma equaccedilatildeo quiacutemica pois satildeo utilizadas para descrever as reaccedilotildees e no caso de anaacutelise quantitativa tambeacutem para planejar experiecircncias Uma equaccedilatildeo quiacutemica eacute uma descriccedilatildeo quantitativa abreviada de uma reaccedilatildeo quiacutemica poreacutem natildeo podemos deixar de verificar sempre se o nuacutemero de aacutetomos de cada elemento eacute o mesmo em ambos os lados da equaccedilatildeo ou seja se ela estaacute balanceada Para realizar o balanceamento temos que colocar um nuacutemero denominado coeficiente estequiomeacutetrico antes dos siacutembolos Quando o coeficiente de uma equaccedilatildeo for igual a 1 natildeo eacute preciso escrever Observe os exemplos
Ora se vocecirc tiver duas vezes H2O teraacute entatildeo um total de 4 aacutetomos de hidrogecircnio e 2 aacutetomos de oxigecircnio Certo
Devemos lembrar que para ajustar uma equaccedilatildeo quiacutemica usamos unicamente os coeficientes Em nenhum caso trocamos os subiacutendices das foacutermulas Se fizermos isso vamos alterar a identidade da substacircncia Vamos ver um exemplo
Embora a equaccedilatildeo esteja balanceada ela natildeo representa a reaccedilatildeo quiacutemica da formaccedilatildeo da aacutegua Ao trocar o subiacutendice do oxigecircnio da aacutegua por dois trocamos tambeacutem o composto obtendo assim a foacutermula da aacutegua oxigenada
Os coeficientes usados no balanceamento de uma equaccedilatildeo quiacutemica devem ser sempre os menores nuacutemeros inteiros possiacuteveis pois natildeo daacute para imaginar 12 moleacutecula de oxigecircnio
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
42
43
claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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Av Guedner 1610 (44) 3027-6360
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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Algumas equaccedilotildees satildeo facilmente balanceadas Isso leva apenas alguns minutos mas algumas satildeo um pouco mais complicadas Para facilitar esse tipo de operaccedilatildeo vamos aplicar o meacutetodo por tentativas Para isso basta seguir algumas regrinhas praacuteticas
Exemplo 1 A queima do aacutelcool eacute descrita pela seguinte equaccedilatildeo quiacutemica Vamos comeccedilar o balanceamento
Como escolhemos os coeficientes Devemos comeccedilar o acerto pelo elemento que apareccedila uma soacute vez de cada lado da equaccedilatildeo (nesse caso temos o carbono e o hidrogecircnio) Portanto devemos multiplicar o carbono por 2 e o hidrogecircnio por 3 (ambos do lado direito) para ficarmos com 2 aacutetomos de carbono e 6 aacutetomos de hidrogecircnio de cada lado da equaccedilatildeo Teremos portanto
Agora vamos dar uma olhadinha para os oxigecircnios Temos 4 oxigecircnios pertencentes ao CO2 e 3 oxigecircnios da aacutegua somando um total de 7 oxigecircnios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes (1 aacutetomo de oxigecircnio do C2H6O e 2 aacutetomos do O2) Como podemos resolver isso Basta multiplicar o oxigecircnio por trecircs
Temos assim a equaccedilatildeo balanceada Viu como eacute faacutecil Vamos exercitar mais um pouquinho Exemplo 2
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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34
9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
42
43
claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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Vocecirc deve estar se perguntando o que significa esse nuacutemero fora dos parecircnteses Nesse caso os elementos entre os parecircnteses satildeo multiplicados pelo nuacutemero 2 Quer ver como eacute faacutecil
Agora que jaacute sabemos determinar quantos elementos tecircm essa foacutermula vamos comeccedilar o balanceamento Temos o caacutelcio (Ca) e o foacutesforo (P) que aparecem uma vez de cada lado da equaccedilatildeo Mas por onde comeccedilar Pela regra dois devemos comeccedilar pelo elemento que tiver o maior iacutendice nesse caso o caacutelcio (Ca) que possui iacutendice 3 Devemos portanto multiplicar o caacutelcio do lado esquerdo por 3
Que legal Vocecirc percebeu que a equaccedilatildeo jaacute estaacute toda balanceada Vamos conferir
3 caacutelcios 3 caacutelcios
3 oxigecircnios + 5 oxigecircnios = 8 oxigecircnios 8 oxigecircnios 2 foacutesforos 2 foacutesforos
CAacuteLCULOS ESTEQUIOMEacuteTRICOS
Caacutelculo estequimeacutetrico (ou estequiometria) eacute o caacutelculo das quantidades de reagentes eou produtos das reaccedilotildees quiacutemicas feito com base nas Leis das Reaccedilotildees e executado em geral com o auxiacutelio das equaccedilotildees quiacutemicas correspondentes O caacutelculo estequiomeacutetrico apesar de temido por muitos deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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1deg passo ndash Montar e balancear a equaccedilatildeo quiacutemica 2deg passo ndash Escrever a proporccedilatildeo em mols (coeficientes da equaccedilatildeo balanceada) 3deg passo ndash Adaptar a proporccedilatildeo em mols agraves unidades usadas no enunciado do exerciacutecio (massa volume nas CNTP ndeg de moleacuteculas etc) 4deg passo ndash Efetuar a regra de trecircs com os dados do exerciacutecio
Exemplo
Calcular a massa de oacutexido cuacuteprico obtida a partir de 254 gramas de cobre metaacutelico (Massas atocircmicas O = 16 Cu = 635)
Cu + O2 CuO
EXERCIacuteCIOS
1) Uma anaacutelise revelou que 567 g de um composto de nitrogecircnio e oxigecircnio continham 147 g de nitrogecircnio Quais as percentagens em massa de nitrogecircnio e de oxigecircnio nesta substacircncia 2) Calcule a composiccedilatildeo percentual em massa para cada uma das seguintes substacircncias a) NaH2PO4 b) NH4H2PO4 c) CaSO4 d) Al2(SO4)3
3) Banlanceie as seguintes equaccedilotildees a) Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O b) AgNO3 + CaCl2 Ca(NO3)2 + AgCl c) Fe2O3 + C Fe + CO2 d) NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2 e) C4H10 + O2 CO2 + H2O f) P4O10 + H2O H3PO4 g) Pb(NO3)2 + Na2SO4 PbSO4 + NaNO3 h) Fe2O3 + H2 Fe + H2O 4) Na reaccedilatildeo gasosa N2 + H2 NH3 qual a massa em g de NH3 obtida quando se reagem totalmente 18g de H2 5) Em 200g de calcaacuterio encontramos 180g de CaCO3 e 20g de impurezas Qual o grau de pureza do calcaacuterio 6) Qual a massa de gaacutes oxigecircnio necessaacuteria para reagir com 560g de monoacutexido de carbono conforme a equaccedilatildeo CO + O2 CO2 7) Quantos mols de O2 satildeo obtidos a partir de 20 mols de pentoacutexido de dinitrogecircnio (N2O5) de acordo com a reaccedilatildeo N2O5 + K2O2 KNO3 + O2 8) Quantas moleacuteculas de gaacutes carbocircnico podem ser obtidas pela queima de 96g de carbono puro conforme a reaccedilatildeo C + O2 CO2
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
Av Guedner 1610 (44) 3027-6360
87050-390 ndash Maringaacute ndash PR - wwwcesumarbr
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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9) A combustatildeo do metanol (CH3OH) pode ser representada pela equaccedilatildeo natildeo balanceada CH3OH + O2 CO2 + H2O Quando se utilizam 50 mols de metanol nessa reaccedilatildeo quantos mols de gaacutes carbocircnico satildeo produzidos 10) Uma vela de parafina queima-se no ar ambiente para formar aacutegua e dioacutexido de carbono A parafina eacute composta por moleacuteculas de vaacuterios tamanhos mas utilizaremos para ela a foacutermula C25H52 Tal reaccedilatildeo representa-se pela equaccedilatildeo C25H52 + O2 H2O + CO2 Responda a)Quantos mols de oxigecircnio satildeo necessaacuterios para queimar um mol de parafina b)Quanto pesa esse oxigecircnio 11) O aacutecido sulfuacuterico de larga utilizaccedilatildeo e fator determinante do iacutendice de desenvolvimento de um paiacutes eacute obtido pela reaccedilatildeo SO3 + H2O H2SO4 Reagimos 80g de trioacutexido de enxofre (SO3) com aacutegua em excesso e condiccedilotildees necessaacuterias Qual a massa de aacutecido sulfuacuterico obtida nessa reaccedilatildeo que tem rendimento igual a 75 12) Qual a quantidade maacutexima em gramas de carbonato de caacutelcio que pode ser preparada misturando-se 2 mols de carbonato de soacutedio com 3 mols de cloreto de caacutelcio conforme a equaccedilatildeo Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + NaCl 13) Misturam-se 147g de aacutecido sulfuacuterico e 100g de hidroacutexido de soacutedio que se reajam segundo a reaccedilatildeo H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de soacutedio formada 14) Qual a massa em gramas de cloreto de ferro II (FeCl2) em gramas produzida pela reaccedilatildeo completa de 1116g de Fe com aacutecido cloriacutedrico (HCl) de acordo com a reaccedilatildeo quiacutemica natildeo-balanceada a seguir Fe + HCl FeCl2 + H2 15) O cloreto de alumiacutenio eacute um reagente muito utilizado em processos industriais que pode ser obtido por meio da reaccedilatildeo entre alumiacutenio metaacutelico e cloro gasoso conforme a seguinte reaccedilatildeo quiacutemica Al + Cl2 AlCl3 Se 270g de alumiacutenio satildeo misturados a 40g de cloro qual a massa produzida em gramas de cloreto de alumiacutenio 16) Em alguns antiaacutecidos emprega-se o hidroacutexido de magneacutesio (Mg(OH)2) como agente neutralizante do aacutecido cloriacutedrico (HCl) contido no suco gaacutestrico A reaccedilatildeo que ocorre eacute a seguinte Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O Supondo-se que algueacutem tenha 365 mg de HCl no estocircmago qual a massa de hidroacutexido de magneacutesio em mg necessaacuteria para uma neutralizaccedilatildeo completa
UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
42
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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UNIDADE V Soluccedilotildees Quiacutemicas
Soluccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo das Soluccedilotildees - Tipos de Concentraccedilotildees - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Muitos dos materiais que os alunos encontram no seu dia-a-dia satildeo misturas de substacircncias e portanto do ponto de vista da ciecircncia natildeo podem ser considerados como substacircncia pura Alguns deles entretanto satildeo frequumlentemente rotulados de puros Dessa forma podem surgir conflitos no que concerne aos conceitos cientiacuteficos dos alunos O criteacuterio utilizado para caracterizar uma soluccedilatildeo conquanto correto do ponto de vista praacutetico (partiacuteculas com diacircmetros inferiores a 10-7 cm) natildeo eacute isento de criacuteticas as quais residem no conceito de fase Fase eacute uma regiatildeo de um sistema de composiccedilatildeo quiacutemica uniforme e propriedades fiacutesicas uniformes Para individualizarmos uma tal regiatildeo surge intrinsecamente em nossa mente a noccedilatildeo de superfiacutecie de contato ou fronteira entre duas fases Num sistema em que todos os componentes tecircm dimensotildees moleculares pequenas torna-se difiacutecil definir o que seja fronteira entre os componentes ou ateacute mesmo definir qual seja o elemento dispersante O conceito de fase contiacutenua perde a sua razatildeo de ser quando ao reduzirmos o nosso campo de observaccedilatildeo atraveacutes da ampliaccedilatildeo do objeto de estudo nos deparamos com um imenso vazio de mateacuteria o uacutenico elemento realmente contiacutenuo para um estudo destas proporccedilotildees Consequumlentemente uma soluccedilatildeo verdadeira
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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natildeo eacute verdadeiramente uma dispersatildeo Trata-se na realidade de uma mistura unifaacutesica ou homogecircnea de espeacutecies quiacutemicas dispersas em uma escala molecular natildeo existe dispersante e sim apenas dispersos Os sistemas coloidais jaacute se aproximam bastante de uma dispersatildeo verdadeira constituindo o que se chama mistura micro-heterogecircnea Estaacute claro que a distinccedilatildeo entre soluccedilatildeo verdadeira e dispersatildeo coloidal natildeo eacute niacutetida havendo sistemas de partiacuteculas dispersas com dimensotildees limiacutetrofes (da ordem de 10-7 cm) e portanto de difiacutecil caracterizaccedilatildeo
CLASSIFICACcedilAtildeO DAS SOLUCcedilOtildeES
Soluccedilatildeo eacute toda mistura homogecircnea de duas ou mais substacircncias
Classificaccedilatildeo
Quanto ao estado fiacutesico
bull soacutelidas bull liacutequidas bull gasosas
Quanto agrave condutividade eleacutetrica
bull Eletroliacuteticas ou iocircnicas bull Natildeo-eletroliacuteticas ou moleculares
Quanto agrave proporccedilatildeo solutosolvente
bull Diluiacuteda bull Concentrada bull Natildeo-saturada bull Saturada bull Supersaturada
Concentraccedilatildeo das Soluccedilotildees
Um sistema homogecircneo (soluccedilatildeo) em equiliacutebrio fica bem definido apoacutes o conhecimento das substacircncias quiacutemicas que o constituem (anaacutelise quiacutemica qualitativa) da pressatildeo e temperatura (variaacuteveis fiacutesicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (anaacutelise quiacutemica quantitativa) Estas quantidades em geral satildeo expressas em relaccedilatildeo agrave quantidade de soluccedilatildeo outras vezes utiliza-se como referecircncia a quantidade de um de seus constituintes que poderaacute entatildeo ser chamado solvente e em geral eacute o disperso predominante Tais fraccedilotildees quantitativas satildeo chamadas concentraccedilatildeo
Concentraccedilatildeo eacute um termo geneacuterico Por si soacute natildeo eacute uma entidade fiacutesico-quiacutemica bem definida faltando para tanto caracterizaacute-la dimensionalmente atraveacutes da escolha das grandezas representativas das quantidades das substacircncias
37
quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
38
2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
39
aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
42
43
claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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quiacutemicas em questatildeo Por vezes eacute adimensional representando por exemplo a relaccedilatildeo entre a massa de soluto e a massa da soluccedilatildeo outras vezes eacute expressa em massa por volume ou atraveacutes de inuacutemeras outras maneiras A escolha dimensional obedece a criteacuterios baseados puramente na conveniecircncia particular ao estudo que se pretenda efetuar E esta conveniecircncia particular em geral apoacuteia-se no estabelecimento de equaccedilotildees simplificadas para expressar os princiacutepios e leis do estudo em questatildeo ou entatildeo na maleabilidade operacional destas equaccedilotildees Conveacutem-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao nuacutemero de moleacuteculas das substacircncias em estudo
Soluccedilatildeo Insaturada (ou natildeo saturada)
Eacute quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente ou seja a quantidade adicionada eacute inferior ao coeficiente de solubilidade
Soluccedilatildeo Saturada
Eacute quando o solvente (ou dispersante) jaacute dissolveu toda a quantidade possiacutevel de soluto (ou disperso) e toda a quantidade agora adicionada natildeo seraacute dissolvida e ficaraacute no fundo do recipiente
Soluccedilatildeo Supersaturada
Isto soacute acontece quando o solvente e soluto estatildeo em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) eacute maior e depois a soluccedilatildeo eacute resfriada ou aquecida de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade Quando isso eacute feito de modo cuidadoso o soluto permanece dissolvido mas a soluccedilatildeo se torna extremamente instaacutevel Qualquer vibraccedilatildeo faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida
Soluccedilatildeo Diluiacuteda
Eacute uma operaccedilatildeo em que se acrescenta solvente agrave soluccedilatildeo A quantidade de soluto permanece constante
TIPOS DE CONCENTRACcedilAtildeO
1) em massa massa de soluto _______________ x 100 massa de soluccedilatildeo
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
Av Guedner 1610 (44) 3027-6360
87050-390 ndash Maringaacute ndash PR - wwwcesumarbr
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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2) em volume volume de soluto ______________ x 100 volume de soluccedilatildeo (soacute eacute usada quando soluto e solvente satildeo ambos liacutequidos ou ambos gasosos)
3) concentraccedilatildeo em gL
massa de soluto em gramas _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 4) concentraccedilatildeo em molL quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de soluccedilatildeo em litros 5) concentraccedilatildeo em molalidade quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg 6) concentraccedilatildeo em fraccedilatildeo molar de soluto quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de soluccedilatildeo (mol)
EXERCIacuteCIOS
1) Soluccedilatildeo salina normal eacute uma soluccedilatildeo aquosa de cloreto de soacutedio NaCl que eacute usada em medicina porque sua composiccedilatildeo coincide com aquela dos fluiacutedos do organismo Sua concentraccedilatildeo eacute 090 g de uma soluccedilatildeo de 1000 mL Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo
2) A glicose eacute um accediluacutecar encontrado em muitas frutas e sua foacutermula molecular eacute C6H12O6 Qual seria a concentraccedilatildeo molar da glicose numa soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 250 mL de aacutegua
3) Qual a concentraccedilatildeo molal da glicose C6H12O6 um accediluacutecar encontrado em muitas frutas em uma soluccedilatildeo feita pela dissoluccedilatildeo de 240 g de glicose em 100 Kg de
39
aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
42
43
claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
44
SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
47
48
metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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aacutegua Qual a fraccedilatildeo de peso da glicose na soluccedilatildeo Qual seu peso percentual na soluccedilatildeo
4) Se dissolvemos 115 g de NaCl em 100 Kg de aacutegua qual seraacute sua concentraccedilatildeo molal 5) Calcule a molaridade em uma soluccedilatildeo preparada dissolvendo-se 450 g de glicerol C3H5(OH)3 em 1000 g de H2O 6) Calcule a molaridade de cada soluccedilatildeo aquosa seguinte a) 105 g de NaCl em 3500 mL de soluccedilatildeo b) 585 g de NaCl dessolvidod em 0250 L de aacutegua 7) Calcule o nuacutemero de gramas de cada soluto necessaacuterio para obter as seguintes soluccedilotildees a) 125 mL de NaCl 0200 M b) 250 mL de C6H12O6 (glicose) 0360 M c) 250 mL de H2SO4 0250 M 8) Calcule a molaridade de uma soluccedilatildeo que conteacutem a) 360 g de H2SO4 em 450 mL de soluccedilatildeo b) 165 mol de HCl em 216 L de soluccedilatildeo
9) Tecircm-se 400 mL de uma soluccedilatildeo 015 M de NaOH Determinar a massa de NaOH nessa soluccedilatildeo
10) Qual eacute a concentraccedilatildeo molar de uma soluccedilatildeo que num volume de 600 mL conteacutem 015 mol de moleacuteculas do soluto
11) Calcule a massa de HCN que se deve dissolver em aacutegua para obter 300 mL de soluccedilatildeo 06 M
12) Uma soluccedilatildeo 08 molal apresenta 850 g de aacutegua Descubra o nuacutemero de moles de moleacuteculas do soluto contido nessa soluccedilatildeo e calcule fraccedilatildeo molar e fraccedilatildeo de peso do soluto na soluccedilatildeo 13) Uma garrafa de coca-cola (0473 L) conteacutem 369 g de sacarose C12H22O11 Qual eacute a molaridade desta soluccedilatildeo 14) Que massa de nitrato de prata AgNO3 eacute necessaacuteria para preparar 5000 mL de uma soluccedilatildeo 0690 M 15) O aacutecido ascoacuterbico vitamina C eacute vitamina soluacutevel em aacutegua Para uma soluccedilatildeo com 1590 g de aacutecido ascoacuterbico C6H8O6 dissolvidos em 210 mL de aacutegua calcule a) a molalidade b) a molaridade
UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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UNIDADE VI Funccedilotildees Quiacutemicas
Funccedilotildees Quiacutemicas - Introduccedilatildeo - Aacutecidos e bases - Sais - Oacutexidos - Exerciacutecios
INTRODUCcedilAtildeO
Todas as substacircncias e compostos existentes no chamado Reino Mineral podem ser agrupados em quatro grupos conforme determinadas substacircncias que apresentem propriedades em comum Como exemplo podemos usar as frutas separando-as em dois grupos
bull A - laranja abacaxi morango limatildeo e tangerina bull B - cajuacute mamatildeo caqui goiaba e manga
Para caracterizar melhor imagine o sabor destas frutas verdes A caracteriacutestica do grupo A eacute que satildeo azedas ou aacutecidas As do grupo B amarram na boca ou seja tem sabor adstringente Se forem misturadas as frutas do grupo A o sabor seraacute reforccedilado Poreacutem se misturarmos o grupo A com o B surgem novos sabores a acidez eacute atenuada neutralizada O sabor azedo eacute uma caracteriacutestica das substacircncias aacutecidas Isso vale tanto para as frutas como para outros compostos quiacutemicos Deve existir alguma parte comum nas moleacuteculas de algumas substacircncias destas frutas Conceituamos funccedilatildeo quiacutemica como o conjunto de substacircncias que possuem propriedades comuns Estas propriedades devem-se a grupos de aacutetomos comuns Existem quatro funccedilotildees aacutecidos bases sais e oacutexidos O esquema abaixo mostra a relaccedilatildeo entre estes grupos
AacuteCIDOS E BASES 40
Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
42
43
claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
44
SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
45
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
47
48
metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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Funccedilatildeo quiacutemica eacute um conjunto de substacircncias com propriedades quiacutemicas semelhantes Dentre as principais funccedilotildees estatildeo os aacutecidos e bases Antes da formalizaccedilatildeo do conceito aacutecidos e bases aacutecidos eram caracterizados como substacircncias que tem sabor azedo e conduzem corrente eleacutetrica Quando adicionados ao maacutermore e a outros carbonatos produz efervescecircncia com liberaccedilatildeo de gaacutes carbocircnico Bases eram caracterizados como possuir sabor adstringente ou seja amarrar a boca tornar a pele lisa e escorregadia e conduzir corrente eleacutetrica A formalizaccedilatildeo dos conceitos de aacutecido e base foi realizada por 3 teorias
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade eleacutetrica de certas soluccedilotildees definiu aacutecidos e bases assim
Aacutecido eacute toda substacircncia que em soluccedilatildeo aquosa se dissocia fornecendo iacuteons H+ como uacutenico tipo de caacutetion
HCl H+ + Clndash
Base eacute toda substacircncia que dissolvida em aacutegua se dissocia fornecendo iacuteons hidroacutexido como uacutenico tipo de acircnion
NaOH Na+ +OH ndash
Observaccedilotildees Os aacutecidos satildeo compostos moleculares Soacute conduzem a eletricidade em soluccedilatildeo pois haacute dissociaccedilatildeo formando iacuteons Quando puros natildeo conduzem a eletricidade As bases satildeo compostos iocircnicos pois temos metal ligado ao oxigecircnio Me+(OH) ndash
No estado soacutelido natildeo conduzem a eletricidade pois os iacuteons estatildeo presos No estado fundido e em soluccedilatildeo aquosa conduzem a corrente pois os iacuteons estatildeo libertos
Entretanto atualmente sabemos que um proacuteton simples natildeo existe em soluccedilotildees aquosas Um proacuteton em soluccedilatildeo aquosa se hidrata forma caacutetion hidrocircnio H3O+
A teoria de Bronsted ndash Lowry
Bronsted e Lowry em 1923 propuseram uma teoria mais ampla vaacutelida para todos os meios ( meio alcoacuteolico meio aquoso etc) 41
Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
42
43
claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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Aacutecido= qualquer espeacutecie quiacutemica que doa proacutetons
Base= qualquer espeacutecie quiacutemica que aceita proacutetons
HBr + HOH H3O+ + Br ndash
Aacutecido Base
Outro exemplo
O que o iacuteon amocircnio pode ser pela teoria de Bronsted ndash Lowry
NH4 + NH3 + H+
O iacuteon amocircnio pode ceder proacutetons funcionando como aacutecido de Bronsted- Lowry e natildeo pode ser base de Bronsted pois natildeo pode ganhar proacutetons
A teoria de Lewis
Lewis em 1923 apresentou uma definiccedilatildeo eletrocircnica de aacutecido e base ele se baseou no conceito de base de Bronsted que eacute a espeacutecie que recebe proacuteton assim para receber proacuteton a base deve fornecer um par de eleacutetrons para a ligaccedilatildeo
Aacutecido toda espeacutecie quiacutemica que recebe par de eleacutetrons
Base toda espeacutecie quiacutemica que doa par de eleacutetrons
Exemplo
NH3 + HOH [ H3NH ] + + OH ndash
base aacutecido NH 4+
O NH3 eacute uma base porque recebeu um proacuteton H+ da aacutegua A aacutegua eacute um aacutecido porque cedeu um proacuteton ao NH3 Forccedilas de aacutecidos e bases Um aacutecido pode ter maior ou menor facilidade em ceder proacutetons Quanto mais facilmente liberar proacutetons dizemos que mais forte eacute o aacutecido Seja a dissociaccedilatildeo do aacutecido cloriacutedrico HCl H+ + Cl- O tamanho das setas indica o grau de deslocamento da reaccedilatildeo Vemos que a reaccedilatildeo inversa tem baixa intensidade Eacute
42
43
claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
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SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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claro que se um aacutecido libera proacutetons facilmente (aacutecido forte) a reaccedilatildeo inversa seraacute mais difiacutecio Isto quer dizer que o HCl eacute um aacutecido forte e teraacute uma base conjugada bastante fraca (Cl-) Portanto a forccedila da base eacute inversamente a fora do aacutecido Conceitos de pH e pOH Na maioria das soluccedilotildees de aacutecidos e bases fracos as concentraccedilotildees molares de H+ e de OH- satildeo muito pequenas portanto haacute uma aproximaccedilatildeo mais faacutecil envolvendo apenas um nuacutemero Baseado nisso para fazer comparaccedilotildees de valores pequenos Sorenson definiu uma quantidade que chamou de pH de uma soluccedilatildeo como se segue O conceito de pH (potencial de ionizaccedilatildeo de iacuteon H+) eacute dado pela equaccedilatildeo pH = - log[H+] Reorganizando a equaccedilatildeo temos que para encontrar a [H+] conhecendo o pH podemos usar as propriedades dos logaritmos da seguinte forma [H+] = 10-pH Criteacuterios pH gt 7 (Soluccedilatildeo baacutesica) pH lt 7 (Soluccedilatildeo aacutecida) pH = 7 (Soluccedilatildeo neutra)
A definiccedilatildeo logariacutetmica do pH tem provado ser tatildeo uacutetil que foi tambeacutem adaptada para calcular outras quantidades aleacutem de [H+] como por exemplo para expressar pequenas concentraccedilotildees do iacuteon hidroacutexido podemos definir o pOH da soluccedilatildeo como pOH = - log [OH-] Criteacuterios [OH-] gt [H+] (Soluccedilatildeo baacutesica) [OH-] lt [H+] (Soluccedilatildeo aacutecida) [OH-] = [H+] (Soluccedilatildeo neutra) Existe uma afinidade entre pH e pOH em que numa soluccedilatildeo aquosa de solutos a 25oC a soma do pH e do pOH eacute 14 como segue pKw = pH + pOH sendo que a 25oC pKw eacute igual 14 portanto 14 = pH + pOH
44
SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
46
bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
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48
metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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44
SAIS
Satildeo compostos iocircnicos que possuem pelo menos um caacutetion diferente de H + e um acircnion diferente de OH- O sal eacute formado atraveacutes de uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base onde os iacuteons H+ e OH- reagem para formar a aacutegua e o acircnion do aacutecido reage com o caacutetion da base formando o sal Haacute uma reaccedilatildeo entre um aacutecido e uma base dar-se o nome de reaccedilatildeo de neutralizaccedilatildeo
Veja os exemplos a seguir
HCl + NaOH ---------gt NaCl + H2O
H2SO4 + 2 LiOH --------gt Li2SO4 + 2 H2O
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave presenccedila de oxigecircnio - Oxissais (Sais Oxigenados) raquo Apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex Na2SO4 AlPO4 - Sais natildeo oxigenados raquo Natildeo apresentam oxigecircnio em sua moleacutecula Ex NaCl CaCl2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto ao nuacutemero de elementos - Sais Binaacuterios raquo Apresentam dois elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex KCl Al2S3 - Sais Ternaacuterios raquo Apresentam trecircs elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeo Ex Na2SO4 Ba2P2O7 - Sais Quaternaacuterios raquo Apresentam quatro elementos quiacutemicos em sua composiccedilatildeoEx Ca(OCN)2 Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave natureza dos iacuteons - Sais Neutros (Normal) raquo Natildeo apresentam em sua composiccedilatildeo nem H+ e nem OH- Ex NaCl BaSO4 - Sais Aacutecidos (Hidrogeno-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions sendo um deles o H+ e um soacute tipo de acircnion sendo diferente de OH- Ex NaHCO3 K2HPO4 - Sais Baacutesicos (Hidroacutexi-sal) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois acircnions sendo um deles o OH- e um soacute tipo de caacutetion sendo diferente de H+ Ex Ca(OH)Cl Fe(OH)SO4 - Sais Duplos (Misto) raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo dois caacutetions diferentes de H+ ou dois acircnions diferentes de OH- - Sais Hidratados raquo Apresentam em sua composiccedilatildeo moleacuteculas de aacutegua Ex CuSO45 H2O CoCl2 2 H2O
45
Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
46
bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
47
48
metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
49
EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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Classificaccedilatildeo dos sais quanto agrave solubilidade em aacutegua
Solubilidade em Aacutegua
Soacuteluacuteveis (como regra) Insoluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Nitratos (NO3-)
Acetatos (CH3COO-)
Cloretos (Cl-)
Brometos (Br-)
AgCl PbCl2 Hg2Cl2
AgBr PbBr2 Hg2Br2
Iodetos (I-) AgI PbI2 Hg2I2 HgI2 BiI2
Sulfatos (SO4-2) CaSO4 SrSO4 BaSO4 PbSO4
Sais de metais alcalinos e de amocircnio
Insoluacuteveis (como regra) Soluacuteveis (principais excessotildees agrave regra)
Sulfetos (S2-) Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos K2S CaS (NH4)2S
Hidroacutexidos (OH-)
Os dos metais alcalinos alcalinos terrosos e
de amocircnio Exemplos NaOH KOH NH4OH
Carbonatos (CO32-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na2CO3 K2CO3 (NH4)2CO3
Fosfatos (PO43-)
Os dos metais alcalinos e de amocircnio
Exemplos Na3PO4 K3PO4 (NH4)3PO4
Sais natildeo - citados Os dos metais alcalinos e de amocircnio
OacuteXIDOS
Oacutexido eacute um composto quiacutemico binaacuterio formado por aacutetomos de oxigecircnio com outros elementos Os oacutexidos constituem um grande grupo na quiacutemica pois a maioria dos elementos quiacutemicos formam oacutexidos Alguns exemplos de oacutexidos com os quais convivemos satildeo ferrugem (oacutexido de ferro III) gaacutes carbocircnico (oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de carbono) cal (oacutexido de caacutelcio)
Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
46
bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
47
48
metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
49
EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
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ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
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GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
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ou OLEFINA etecircnica com um
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ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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Nos oacutexidos o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigecircnio Os compostos OF2 ou O2F2 natildeo satildeo oacutexidos pois o fluacuteor eacute mais eletronegativo que o oxigecircnio Estes compostos satildeo chamados fluoretos de oxigecircnio
Oacutexidos Baacutesicos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um metal com baixo nuacutemero de oxidaccedilatildeo (+1 +2 e +3) Os oacutexidos de caraacuteter mais baacutesico satildeo os oacutexidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos Os oacutexidos baacutesicos possuem estrutura iocircnica devido agrave diferenccedila de eletronegatividade entre o metal (que eacute baixa) e o oxigecircnio (que eacute alta) por terem este caraacuteter iocircnico apresentam estado fiacutesico soacutelido Alguns exemplos
bull Na2O - oacutexido de soacutedio bull CaO - oacutexido de caacutelcio (cal viva) bull BaO - oacutexido de baacuterio (barita) bull CuO - oacutexido de cobre(II) (oacutexido cuacuteprico) bull Cu2O - oacutexido de cobre(I) (oacutexido cuprosocuprita) bull FeO - oacutexido de ferro(II) (oacutexido ferroso) bull Fe2O3 oacutexido de ferro(III) (oacutexido feacuterrico)
Reaccedilotildees
Reagem com a aacutegua formando uma base e com aacutecidos formando sal e aacutegua (neutralizando o aacutecido) Exemplos
Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH CaO + H2O Ca(OH)2 FeO + H2O Fe(OH)2 Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O 3FeO + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O
Oacutexidos Aacutecidos ou Anidridos
Satildeo oacutexidos em que o elemento ligado ao oxigecircnio eacute um ametal ou metal com alto nuacutemero de oxidaccedilatildeo (nox +5 +6 +7) Possuem estrutura molecular pois a diferenccedila de eletronegatividade entre o oxigecircnio e o outro elemento natildeo eacute tatildeo grande Resultam da desidrataccedilatildeo dos aacutecidos e por isso satildeo chamados anidridos de aacutecidos Alguns exemplos
bull CO2 oacutexido de carbono IV ou dioacutexido de (mono)carbono ou anidrido carbocircnico bull SO2 oacutexido de enxofre IV ou dioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso bull SO3 oacutexido de enxofre VI ou trioacutexido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuacuterico bull Cl2O oacutexido de cloro I ou monoacutexido de dicloro ou anidrido hipocloroso
46
bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
47
48
metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
49
EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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Av Guedner 1610 (44) 3027-6360
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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bull Cl2O7 oacutexido de cloro VII ou heptoacutexido de dicloro ou anidrido percloacuterico bull SiO2 oacutexido de siliacutecio ou dioacutexido de (mono)siliacutecio ou anidrido siliacutecico bull MnO3 oacutexido de manganecircs VI ou trioacutexido de (mono)manganecircs bull Mn2O7 oacutexido de manganecircs VII ou heptoacutexido de dimanganecircs ou anidrido
permangacircnico
Reaccedilotildees
Reagem com aacutegua formando um aacutecido oxigenado e com bases formando sal e aacutegua (neutralizando a base) Exemplos
SO2 + H2O H2SO3
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
N2O3 + H2O 2HNO2
CO2 + H2O H2CO3
SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O
Oacutexidos Anfoacuteteros
Satildeo oacutexidos de metais de transiccedilatildeo e semi-metais capazes de reagir tanto com aacutecidos quanto com bases fornecendo sal e aacutegua Por possuiacuterem propriedades intermediaacuterias entre os oacutexidos aacutecidos e os oacutexidos baacutesicos podem se comportar como oacutexidos aacutecidos e como baacutesicos Dependendo do metal ligado ao oxigecircnio pode haver predominacircncia do caraacuteter aacutecido ou baacutesico O caraacuteter aacutecido do oacutexido aumenta agrave medida que seu elemento formador aproxima-se na tabela perioacutedica dos natildeo-metais O caraacuteter baacutesico do oacutexido aumenta agrave medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos A estrutura dos oacutexidos anfoacuteteros pode ser iocircnica ou molecular Alguns exemplos
bull SnO oacutexido de estanho II bull SnO2 oacutexido de estanho IV bull Fe2O3 oacutexido de ferro III bull ZnO oacutexido de zinco bull Al2O3 oacutexido de alumiacutenio
Oacutexidos Neutros
Satildeo oacutexidos que natildeo apresentam caracteriacutesticas aacutecidas nem baacutesicas Natildeo reagem com aacutegua nem com aacutecidos nem com bases O fato de natildeo apresentarem caraacuteter aacutecido ou baacutesico natildeo significa que sejam inertes Satildeo formados por natildeo-
47
48
metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
49
EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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metais ligados ao oxigecircnio e geralmente apresentam-se no estado fiacutesico gasoso Alguns exemplos
bull CO oacutexido de carbono II bull NO oacutexido de nitrogecircnio II bull N2O oacutexido de nitrogecircnio I - veja Oacutexido nitroso
Oacutexidos Duplos Salinos ou Mistos
Satildeo aqueles que originam dois oacutexidos ao serem aquecidos Quando se reage um oacutexido duplo com um aacutecido o produto formado eacute composto de dois sais de mesmo caacutetion mas com nox diferentes e mais aacutegua Alguns exemplos Fe3O4 Pb3O4 Mn3O4
Exemplo de reaccedilatildeo Fe3O4 +8 HCl ----gt 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
Peroacutexidos
Satildeo os oacutexidos formados por caacutetions das famiacutelias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigecircnio com nox igual a -1
Um exemplo eacute o peroacutexido de hidrogecircnio (H2O2) componente da aacutegua oxigenada Sua aplicaccedilatildeo se daacute em cortes e feridas que correm o risco de infecccedilatildeo bacteriana A degradaccedilatildeo do peroacutexido de hidrogecircnio pela enzima catalase libera oxigecircnio (O2) o que causa a morte de bacteacuterias anaeroacutebicas Exemplos
bull Na2O2 bull BaO2
Superoacutexidos
Satildeo associaccedilotildees de uma moleacutecula de O2 (oxigecircnio atocircmico) com uma de O2-2
(peroacutexido) assim o oxigecircnio tem nox igual a -12
Os acircnions superoacutexido satildeo altamente reativos e tecircm capacidade de cindir outras moleacuteculas agrave medida que entram em contato Normalmente as mitococircndrias tecircm esses acircnions sob controle Se algum sai para o citoplasma celular haacute uma quantidade de reaccedilotildees quiacutemicas protetoras que podem ser ativadas para absorvecirc-los e prevenir algum dano celular
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EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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49
EXERCIacuteCIOS
1) Satildeo citados abaixo diversos compostos entre eles aacutecidos bases e sais Agrupe-os de acordo com as suas funccedilotildees HCN Mn(OH)4 Cr(OH)2 HNO3 NaOH Al(OH)3 H2SO4 AuOH HCl HI NaCl CO2 CaCO3 KBr NO Ca(OH)2 Fe(OH)3 H2S H3PO4 HClO3 2) Decirc o nome dos seguintes aacutecidos
a) HCl b) H3PO4 c) HBr d) H2SO4 e) HClO4 f) H2CO3 g) HNO3 h) HCH3COO i) H2S j) HMnO4 k) H3PO4
3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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3) Decirc o nome das seguintes bases a) NaOH b) NH4OH c) Feacute(OH)3 d) Ba(OH)2 e) Al(OH)3 f) Zn(OH)2 g) Mg(OH)2 h) Cu(OH)2 i) KOH j) Cd(OH)2 k) LiOH
4) Consultando a tabela de acircnions complete a tabela Acircnion Nome do acircnion Foacutermula do aacutecido Nome do aacutecido
Cl-
BrO3-
NO2-
NO3-
MnO4-
CO3-2
Cr2O4-2
BO3-3
5) Dado o nome dos aacutecidos decirc a foacutermula molecular e o acircnion correspondente
a) aacutecido fluoriacutedrico b) aacutecido hipofosforoso c) aacutecido aceacutetico d) aacutecido ferrocianiacutedrico
6) Dados os nomes dos sais abaixo quais suas foacutermulas moleculares
a) cloreto de potaacutessio b) sulfato de zinco c) carbonato de soacutedio d) brometo de ferro II e) iodeto de ferro III f) nitrato de alumiacutenio g) sulfeto de soacutedio h) cloreto de zinco i) fluoreto de soacutedio j) cloreto de soacutedio k) sulfato de chumbo II
7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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7) Suco de tomate tem um pH de 42 e suco de limatildeo tem um pH de 22 Quantas vezes maior eacute a concentraccedilatildeo de H+ no suco de limatildeo 8) Qual eacute a concentraccedilatildeo dos iacuteons H+ e ndashOH numa soluccedilatildeo cujo pH eacute a) 4 b) 8 c) 13 d) 67 e) 23 9) Calcule a [H+] presente em uma aacutegua engarrafa pela induacutestria de aacutegua mineral cujo pH apresentado foi de 73 e uma outra cujo pH foi de 55 10) Observe os liacutequidos da tabela [H+] [OH-] Leite 10 10-7 10 10-7
Aacutegua do mar 10 10-8 10 10-6 Coca-cola 10 10-3 10 10-11
Cafeacute preparado 10 10-5 10 10-9 Laacutegrima 10 10-7 10 10-7 Aacutegua sanitaacuteria 10 10-12 10 10-2 A) Classifique cada substacircncia como aacutecida baacutesica ou neutra B) Qual destas soluccedilotildees seraacute a mais aacutecida e qual seraacute a mais baacutesica 11) Determine a concentraccedilatildeo de iacuteons H+ e OH- do cafezinho sabendo que seu pH eacute 50 12) Por que a amocircnia (NH3) eacute considerada uma base 13) Calcule o pH e pOH das soluccedilotildees dos seguintes aacutecidos e bases fortes (a) HCl 01 M (b) NaOH 3 x 10-5 M (c) KOH 2 x 10-8 M 14) Em cada equiliacutebrio abaixo identifique o aacutecido e a base mais forte e o aacutecido e a base mais fraca
(a) CH3CH2O- + HCl CH3CH2OH + Cl-
(b) CH3COH
O+ CH3CH2O- CH3CO- + CH3CH2OH
O
15) O pH normal do estocircmago varia entre 03 a 12 Entretanto em algumas alteraccedilotildees de sauacutede eacute preciso neutralizar o excesso de acidez estomacal ministrando antiaacutecidos (hidroacutexido de magneacutesio hidroacutexido de alumiacutenio e bicarbonato de soacutedio) como indicado abaixo Mg(OH) 2 + 2 H3O+ Mg 2+ + 4 H2O NaHCO3 + H3O+ Na+ + 2 H2O + CO2 Al(OH)3 + 3 H3O+ Al 3+ + 6 H2O
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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Essas substacircncias satildeo antiaacutecidos porque ( ) Formam caacutetions metaacutelicos ( ) Consomem o caacutetion hidrocircnio ( ) Produzem aacutegua que dilui o aacutecido ( ) Liberam gases 16) Trecircs aacutecidos presentes no cotidiano satildeo I ndash HCl vendido comercialmente impuro como aacutecido muriaacutetico II ndash H3PO4 usado como acidulante em refrigerantes e balas III ndash H2CO3 presentes em todas as bebidas gaseificadas Sobre eles eacute correto afirmar que ( ) o H2CO3 eacute o mais fraco ( ) o H3PO4 eacute o mais forte pois apresenta mais hidrogecircnios e oxigecircnios ( ) o H2CO3 eacute menos forte que HCl ( ) o HCl eacute o mais forte dos trecircs 17) O leite de magneacutesia Mg(OH)2 tem pH 105 Qual a concentraccedilatildeo molar do iacuteon Hidrogecircnio na soluccedilatildeo e qual a concentraccedilatildeo do iacuteon ndashOH A soluccedilatildeo eacute aacutecida ou alcalina
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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UNIDADE VII Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilotildees Orgacircnicas - Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo da Cadeia Carbocircnica - Grupos funcionais - Exerciacutecio
INTRODUCcedilAtildeO Apesar da existecircncia de milhotildees de compostos orgacircnicos diferentes podemos agrupaacute-los quanto agrave semelhanccedila de suas propriedades quiacutemicas A esse conjunto damos o nome de funccedilatildeo quiacutemica Essas substacircncias podem ser reconhecidas pela presenccedila de um aacutetomo ou grupo de aacutetomos especiacuteficos denominados grupos funcionais (parte da moleacutecula onde ocorre a maioria das reaccedilotildees quiacutemica) Eacute a parte que determina efetivamente as propriedades quiacutemicas do composto e tambeacutem algumas propriedades fiacutesicas
CLASSIFICACcedilAtildeO DA CADEIA CARBOcircNICA
As cadeias carbocircnicas podem ser exemplificadas desta forma
C A D E I A
ABERTA ou ACIacuteCLICA
ou ALIFAacuteTICA
Quanto agrave natureza Homogecircnea e Heterogecircnea
Quanto agrave disposiccedilatildeo dos C Normal ou reta Ramificada
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
C A R B O N I C A
FECHADA ou
CIacuteCLICA
Aliciacuteclica ou natildeo-aromaacutetica
Quanto agrave natureza Homogecircnea ou homociacuteclica Heterogecircnea ou heterociacuteclica
Quanto agrave saturaccedilatildeo Saturada Insaturada ou natildeo-saturada
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
Aromaacutetica
Quanto ao nuacutemero de ciclos Monociacuteclica ou mononuclear Policiacuteclica ou polinuclear (condensada ou natildeo-condensada)
GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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GRUPOS FUNCIONAIS
Quanto aos Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos satildeo compostos que conteacutem exclusivamente em suas moleacuteculas aacutetomos de carbono e hidrogecircnio Os hidrocarbonetos satildeo classificados de acordo com a sua cadeia carbocircnica A tabela abaixo exemplifica esta classificaccedilatildeo e nomenclatura
CLASSE TIPO DE CADEIA CARBOcircNICA Exemplo
ALCANO ou PARAFINA alifaacutetica saturada CH3-CH2-CH2-CH3
butano
ALCENO ou ALQUENO alifaacutetica insaturada CH3-CH=CH-CH3
2-buteno
ou OLEFINA etecircnica com um
H2C=CH-CH2-CH3
1-buteno
ALCADIENO ou alifaacutetica insaturada H2C=C=CH-CH3
12-butadieno
DIOLEFINA etecircnica com dois
H2C=CHCH=CH2
13-butadieno
ALCINO ou alifaacutetica insaturada H3C-Cordm C-CH3
2-butino
ALQUINO etecircnica com dois
H-Cordm C-CH3-CH3
1-butino
ALCENINO ou ALQUENINO alifaacutetica insaturada eteniacutenica
com um e um
H3C=CH-Cordm C-H
butenino
CICLOALCANO ou CICLANO ou CICLOPARAFINA
aliciacuteclica saturada H2C - CH2
| |
H2C - CH2
ciclobutano
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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CICLOALQUENO ou CICLOALCENO ou CICLENO ou CICLOOLEFINA
aliciacuteclica insaturada etecircnica com
um
H2C - CH2
| |
HC = CH
ciclobuteno
ARENO ou HIDROCARBONETO AROMAacuteTICO
cadeia aromaacutetica
benzeno
Radicais mais Importantes H3C -
Metil
H3C - CH2 -
Etil
H3C - CH2 - CH2 -
n-propil
l CH3 - CH - CH3
isopropil
CH3-CH2-CH2-CH2 -
n-butil
| CH3-CH2-CH-CH3
Sec-butil
CH3 - CH - CH2 - | CH3
isobutil
| CH3 - C - CH3 | CH3
Terc-butil
benzil
fenil
α -naftil
β-naftil
orto-toluil
meta-toluil
para-toluil
H2C - |
Metileno
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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H2C - CH2 | |
etileno
CH3 - CH - |
etilideno
| CH3 - C - |
etilidino
Principais Funccedilotildees Orgacircnicas
Funccedilatildeo Orgacircnica Foacutermula Geral Nomenclatura IUPAC Exemplos
AacuteLCOOL R-OH (OH ligado a C saturado)
(Nome do Radical) + ol
CH3 - CH2-CH2-OH
1-propanol
FENOL R-OH hidroxi + (Nome do Radical)
OH
hidroxibenzeno
EacuteTER R1-O-R2
(Nome Radical 1) + oxi + (Nome Radical 2)
CH3-O-CH2-CH3
metoxietano
ALDEIacuteDO O || R-C | H
(Nome do Radical - a letra o) + al
O || CH3-CH2-C | H
propanal
CETONA O || R-C | R1
(Nome dos Radicais - a letra o) + ona
O || CH3-C | CH3
propanona
AacuteCIDO CARBOXIacuteLICO
O || R-C | OH
aacutecido + (Nome do Radical) + oacuteico
O || CH3-CH2-C | OH
aacutecido propanoacuteico
EacuteSTER (Nome do Radical 1 menos
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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O || R1-C | O-R2
aacutecido e oacuteico) + ato + (Nome do Radical 2)
O || CH3-CH2-C | O-CH3
propanoato de metila
AMINA H | R1-N | H
(primaacuteria)
(Nome do Radical) + amina H | CH3-CH2-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | H
(secundaacuteria)
(Nome do Radical 1 e Radical 2) + amina
CH3 | CH3-CH2-N | H
metiletilamina
R2 | R1-N | R3
(terciaacuteria)
(Nome do Radical 1 Radical 2 e Radical 3) + amina
CH2-CH3 | CH3-CH2-CH2-N | CH3
metiletilpropilamina
AMIDA O || R-C | OH
(Nome do Radical) + amida O || CH3-CH2-C | NH2
propanoamida
NITRILO R-CN (Nome do Radical) + nitrilo CH3-CH2-CN
propanonitrilo
HALETO ORGAcircNICO
R-X
(onde X eacute F Cl Br I)
(Nome do Radical) + haleto CH3-CH2-CH2-Cl
1-cloro-propano
EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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EXERCIacuteCIOS
1) As foacutermulas estruturais do mentol da cacircnfora da nicotina e do DDT satildeo dadas abaixo
As funccedilotildees orgacircnicas presentes RESPECTIVAMENTE nestes quatro compostos satildeo a) aacutelcool cetona amina e haleto b) fenol cetona amida e haleto c) aacutelcool aldeiacutedo amina e eacutester d) fenol cetona amida e haleto
2) Segundo as regras oficiais (IUPAC) o nome para a substacircncia abaixo eacute a) 22-dimetil-5-dietil-pentano b) 3-etil-66-dimetil-heptano c) 5-etil-22-dimetil-heptano d) 3-etil-5-terebutil-pentano e) 3-etil-666-trimetil-hexano
3) Considere a seacuterie de substacircncias fenoacutelicas indicadas de I a VI
Satildeo nomeadas utilizando os prefixos meta e para respectivamente as substacircncias do par a) I e II d) II e IV b) I e III e) II e V c) I e VI
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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4) A azadiractina eacute um composto natural isolado da aacutervore indiana Azadi-rachta indica com potente atividade nematicida e antialimentar para insetos As funccedilotildees de 1 a 4 marcadas na estrutura da azadiractina satildeo respectivamente a) alqueno eacutester aacutelcool aacutecido carboxiacutelico b) dieno cetona fenol eacutester c) alquino eacuteter fenol cetona d) alqueno aacutelcool eacuteter aacutecido carboxiacutelico e) alqueno eacuteter aacutelcool eacutester
5) Assinale com um ciacuterculo e decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
O
O
CH3O CF3
a) b) HO H
O
HO
HO H
OHH H
c)
NH
N
H2N H
H C
OH
O
OHO
6) Identifique o nuacutemero de Carbonos terciaacuterios que existem numa moleacutecula do composto 24-dimetil-1-pentanol ( A ) 0 ( B ) 1 ( C ) 2 ( D ) 3
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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7) Decirc o nome a todos os grupos funcionais das moleacuteculas abaixo
i)
OH
a)
b)
c) OH
CH2CH2CH3
OH
CH3
d) CCH3CH2CHCH2CO
H
CH3
CH3CHCH3 CH3
e)F
Cl
f) CCH3CH2CH2CH2
O
CHCH3
CH3g) CH3CH2CH2 C
O
CH3
h) CO
CH2CH2CH3
CH3CHCH2
CH3
j)
8) Escreva o nuacutemero de aacutetomos de carbonos primaacuterios secundaacuterios terciaacuterios e quaternaacuterios presentes nas moleacuteculas abaixo e classifique-as quanto ao tipo de cadeia carbocircnica
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