Upload
hevellyn
View
227
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Â
Citation preview
Prof. Marcelo Assunção de Argolo Prof. Marcelo Assunção de Argolo MendesMendes
Farmacêutico- BioquímicoFarmacêutico- BioquímicoUFOP – Universidade Federal de Ouro UFOP – Universidade Federal de Ouro
PretoPretoMBA Executivo – Fundação Getúlio MBA Executivo – Fundação Getúlio
Vargas (FGV)Vargas (FGV)
Química Geral
1º UNIDADE Estrutura Atômica I. Prótons, Nêutrons e Elétrons II. Estrutura Eletrônica III. Tabela Periódica e
Eletronegatividade Ligações Químicas I. Ligações Metálicas II. Ligações Iônicas e Formação de Íons III. Ligações Covalentes e Polaridade
da ligação Funções Inorgânicas I. Ácidos e Bases II. Sais e Óxidos III. Compostos Inorgânicos Moleculares
2º UNIDADE Reações Químicas I. Equações Químicas e Reações
Químicas. II. Números de Oxidação III. Balanceamento Químico por
Tentativa ou Redox IV. Mol e Massa Molar Soluções I. Classificação de Misturas II. Polaridade dos Compostos e
Solubilidade III. Unidades de Concentração de
Soluções IV. Diluição e Titulação
3º UNIDADE Equilíbrio Químico I. Equilíbrios químicos Homogêneos e Heterogêneos. II. Equilíbrio de Soluções: ácido-base III. Equilíbrio de Soluções: solubilidade IV. Equilíbrio dos Íons Complexos
Química Geral
Matéria - tudo que tem massa e ocupa espaço.
Massa – é uma medida direta da quantidade de matéria do objeto (g, kg, mg, t)
Volume – é a matéria expressa em quanto espaço que ela ocupa.
Densidade - d = m/V
Noções Elementares da Química
Unidades de medidas no sistema métrico decimal.
Múltiplos e Submúltiplos
Física : não modificam a identidade da
substância. A composição química.
Química: pelo menos uma substância, o reagente, é transformada em uma nova substância, o produto.
Transformações da Matéria
1ª Lei da conservação das massas:
“ Nada se cria, tudo se transforma.” Durante uma transformação química não é mensurável o ganho ou a perda de massa.
2ª Lei das proporções definidas: Cada componente de um composto tem sua
composição em massa, definida e caractéristica.
As Leis da Química/Física
Conjunto de átomos com as mesmas
propriedades químicas constitui um elemento químico. Ex.: Ferro(Fe), Manganês (Mn),
Elementos e compostos
Substância pura é aquela formada
exclusivamente por partículas (moléculas ou átomos quimicamente iguais)
Possuem composições características e definida e com um conjunto definido de propriedades.
As substâncias puras podem ser: ferro, água.
Substância Pura
Homogêneas: não apresentam fases
(soluções);
Heterogênea: apresenta fases (suspensão).
Misturas
O átomo tem um núcleo com cargas positivas
e neutras e em torno dele, na eletrosfera, as cargas negativas.
Átomo moderno: a quantidade de energia pode ser descrita em termos orbitais, estes orbitais são agrupadas em subníveis de energia (s, p, d e f) que são por sua vez agrupados em camadas de energia ( k, L, M, N, O, P e Q). Cada orbital pode conter no máximo 2 elétrons com spins antiparalelos.
Estrutura Atômica
S – 1 orbital 2 elétrons;
P – 3 orbitais 6 elétrons;
D – 5 orbitais 10 elétrons;
F – 7 orbitais 14 elétrons.
Distribuição eletrônica
Camadas e orbitais
A representação das camadas, número de orbitais e subníveis pode ser esquematizado
dessa forma:
Estabilidade Eletrônica : regra do octeto
Abaixamento de energia: teoria dos orbitais moleculares;
Teoria da ligação de valência.
LIGAÇÕES QUÍMICAS
Ligações Metálicas – (eletroafinidade)
Sobreposição de orbitais entre os átomos – elétrons “livres” – cátions mergulhados em um mar de elétrons.
Ex.: Fe-Fe
Ligações Químicas
Ligações Iônicas
Compostos Iônicos - iôns + (cátion) e iôns – (ãnio)
Eletroafinidade; Eletronegatividade; Atração Eletrostática; Ocorre entre metais e não metais. Ex.: NaCl
Ligações Químicas
Ligações Covalentes
Compartilhamento de par de elétrons Ocorre entre elementos não metálicos Tendem a completar seus octetos (regra do octeto).
Eletronegatividade – diferença < 2 – covalente. Ex.: Cl – 3 E = 3 -2,2 = 0,8 (covalente).
H – 2,2
Ligações Químicas
Ligações covalentes
Covalente normal – 2e/1 de cada átomo; (NH3)
Covalente coordenada – 2e de apenas um átomo. (O3)
Ocorrem entre não metais e não metais. Ex.: C- C - H
Ligações Químicas
Polaridade das ligações
Ex.: H – H ( apolares); H – O – H (polar).
Ligações Químicas
É a organização espacial dos núcleos dos
átomos que constituem à molecula.
Como prever a geometria de uma molécula?
Resp.: modelo de repulsão dos pares de eletrôns da camada de valência.
Geometria Molecular
Passo a passo: 1º Passo: Escreva a formula eletrônica e conte
quantos “numeros estéricos” existem ao redor do átomo central.
2º Passo: Escolha a disposição geométrica que distribua os números estéricos, assegurando a máxima distância entre eles.
Geometria Molecular
N° estérico 2 3 4Distribuição reta triangulo equilátero tetraédrico
Ângulo de ligação 180° 120° 109°28'
3º Passo: Considere apenas átomos unidos ao
átomo central, e ignore os pares de elétrons não usados em ligações.
Geometria Molecular
1) Determine o número estéricos, a geometria
molecular e a polaridade dos compostos abaixo: a) HBr b) CCl4 c)CH3CL d) H2S e) SiO2 f) HNO2
2) Por que o ponto de ebulição da água é maior que o ponto de ebulição do HCl?
Forças intermoleculares
Exercícios
Não chega ser uma ligação coordenada, mas não
é entre os polos, mas par de e com outro polo.
F>O>N par de e deslocam o polo; raio atômico pequeno;
eletronegatividade acentuada.
Ex.: H2O e HCl
Ligação de Hidrogênio
Nuvens eletrônicas concentrada em um determinado
momento, induz o da outra molécula.
Apolar: menor a cadeia, tendência ao estado gasoso.
Moléculas por estarem próximas, a nuvem eletrônica - de uma repele a da outra formando pólos.
Ex. : CH4 ........CH4
Dipolo Induzido
Ácidos; Bases; Sal; Óxido; Compostos inorgânicos moleculares.
Funções Inorgânicas
Ácidos: substâncias que em meio aquoso libera íons H+
(aq)
Ex.: HCl
Bases:substânicias que em meio aquoso libera íons OH-
(aq)
Ex.: NaOH
Teoria Arrhenius
Ácidos: são compostos que tendem a doar prótons.
Ex.: NH3 + H2O NH4+ + OH-
Bases: são compostos que tendem a receber prótons
Ex.: NH3 + H3O+ NH4+ + H2O
Teoria de Bronsted-Sowry
pH = - log [ H3O+]
HCl + H2O Cl –(aq) + H3O+
(aq)
Ex.: pH = 2 então 2 = - log [ H3O+] log -2 = [ H3O+] 10-2 = [ H3O+] [ H3O+] = 0,01 mol/L
Potencial de H+
Azul de Bromotimol
Ácido – amarelo Básico – azul
Fenolftaleina Ácido – incolor Básico – rosa
Obs.: Ionização dos ácidos fortes é irreversível. Já os ácidos fracos são reversíveis.
Indicadores de Meios
Hidrácidos
Ácido + raiz do nome do ânion+ sufixo ídrico Ex.: HCl – Ácido Clorídrico
Oxoácidos São denominados pelo uso da palavra ácido
seguido da raiz do nome do ânion e os sufixos OSO ou ICO.
Nomenclatura dos Ácidos
Oxoácidos
São denominados pelo uso da palavra ácido seguido da raiz do nome do ânion e os sufixos OSO ou ICO.
Depende do Estado de Oxidação do elemento central
Ex.: HNO3 - N = carga + 5 - ácido nítrico HNO2 - N = carga + 3 - ácido nitroso
Nomenclatura dos Ácidos
Exceto o Fluor elemento mais eletronegativo
Todos os demais (Cl, Br, I, As) possuirão 4 diferentes nóx.
Ex.: HClO - Ácido hipocloroso HClO2 – Ácido cloroso HClO3 – Ácido clórico HClO4 – Ácido perclórico
Família 7A
É um produto da reação de neutralização
entre um ácido e uma base.
Nome do ânion (ácido) + nome do cátion (base)
Ex.: HCl(aq) + NaOH(aq) NaCL(aq) + H2O
Sais
Exemplos:
HI + KOH
H2S + Ca(OH)2
HBr + NaOH
Sais
Oxoácidos Sufixo ânion sufixo Oso ito CaSO3
Ico ato CaSO4
NaClO – NaClO2 – NaClO3 – NaClO4 – FeCl2 – FeCl3 -
Ânions derivados de Oxoácidos
CrCl3 . 6H2O - Cloreto de CromoIII
hexahidratado
Sais Hidratados
Substâncias formadas pelo oxigênio e um outro
elemento que não seja o flúor.
Óxidos Neutros: são óxidos que em meio aquoso não reagem com água, não formando compostos nem ácidos e nem básicos. Ex.: CO, NO, N2O
Óxidos Ácidos: são óxidos que reagem com a água formando compostos de caráter ácido. São moleculares.
Óxidos
Óxidos Básicos: óxidos iônicos, reagem com a água
formando uma base.
Óxidos Anfóteros: apresentam caráter ácido ou basico que ao reagirem com água formarão substâncias ácidas ou básicas. (Berílio até o polônio).
Sais e Óxidos com metais da familia 1ª, 2ª e o Al em sua nomeclatura não recebem algarismo romano indicando o estado de oxidação do metal.
Óxidos
O que leva compostos a reagirem entre si?
Leis da Termodinâmica
Depende da reatividade
Propriedades: Eletronegatividade Potencial de Oxi-redução
Reações Químicas
“As reações em sua maioria ocorre no meio
aquoso”. Pg . 563 - Russel - volume 01.
Fatores que influencia as reações;
Temperatura; Pressão; Área de contato.
Reações Químicas
Equação Química
Ex.: NaOH(aq) + HCl(aq) H2O(aq) + NaCl(aq)
Balanceamento Químico
C8H18(l) + 25/2 O2(g) CO2(g) + 9 H2O(l)
Reações Químicas
Símbolos utilizados:
(aq) – meio aquoso (s) – estado sólido (vap) – estado de vapor (g) – estado gasoso (l) – estado líquido - sentido da reação
Reações Químicas
Pesquisar compostos utilizados por
agrônomos
Defensivos agrícolas; Adubos inorgânicos; Reaproveita mento de resíduos agrícolas.
Trabalho
Tipos de reações (Inorgânicas)
1) Reação de neutralização ( dupla troca) Ex.: acido neutralizando uma base
2) Reação de síntese – dois ou mais compostos reagindo formando um único composto. Ex.: SO2(g) + H2O(l) H2SO3(aq)
Reações Químicas
3)Reação de decomposição:
CaCO3 (s) Δ→ CO2(g) + CaO (s)
4)Reação de deslocamento (envolvendo metais) Zn (s) + CuSO4 (aq) Cu (s) + ZnSO4 (aq) Porque o Zn desloca o Cu??? Obs.: Metais Alcalinos e Alcalinos terrosos reagem fortemente
com a água, produzindo gás hidrogênio e muito calor ( magnésio) em temperatura ambiente.
Reações Químicas
5) Reação de deslocamento (metais com água) Obs.: Metais Alcalinos e Alcalinos terrosos reagem fortemente
com a água, produzindo gás hidrogênio e muito calor ( magnésio) em temperatura ambiente.
Na(s) + H2O 2NaOH(aq) + H2(g)
6) Reação de deslocamento (metais com o ácido)
Fe(s) + 2HCl(aq) FeCl2(aq) + H2(g)
Reações Químicas
7) Reações de deslocamento (envolvendo não-
metais)
Cl2(g) + NaBr (s) Br2(g) + NaCl(s)
8) Reações de dupla-troca
NH4OH(aq) + CuSO4(aq) Cu(OH)2(s) + (NH4)2SO4(aq)
Ocorre desprendimento de gás ou formação de precipitado.
Reações Químicas
Pesquisar sobre os tipos de soluções nas quais
as substâncias são utilizadas – veículos.
Pesquisar quais tipos de reações químicas ocorrem no uso do composto utilizado.
Trabalho
Massa atômica: corresponde a massa de um
átomo.
Ex.: C = 12u x 6,02 x1023 ( 1 mol) = 12g C
Massa molecular: corresponde a massa de um conjunto de átomos.
Ex.: H2O : 18u x 6,02x1023 moléculas (1 mol) 18g
Massa Atômica e Massa Molecular
Mol : unidade que mede a quantidade de matéria.
N = m (g) -- massa em gramas MM -- massa molar g/mol
Massa Molar: é a massa correspondente á 1 mol de átomos, íons, compostos iônicos ou moléculas.
Constante de Avogadro : 6,02 x 1023 átomos, moléculas
Mol e Massa Molar
Calcule o numero de mols:
a) 60g de carbono – 5 mols
b) 120g de Oxigênio – 7,5 mols
c) 1kg de Ferro – 17,90 mols
Exemplos
Gás – é definido como uma substância que se
expande espontaneamente para preencher completamente seu recipiente de maneira uniforme.
Em temperatura ambiente, encontram-se no ponto crítico (temperatura crítica + pressão não tem estado definido) fase indefinida.
Gases
Pressão:
S.I. Pa = 1N/m2 e 1 atm = 1,01325 x105 Pa
Choque entre as moléculas do gás no recipiente em que está contido com sua parede.
1atm = 760 mmHg 1mmHg – 1,33322 x102 Pa
Variáveis
Volume : S.I. - m3 1000L
dm3 1 L cm3 1 mL
Temperatura: S.I. – Kelvin – K
Tk = T°C + 273,15
Variáveis
À temperatura e N (numero de moles) constante,
o volume ocupado por um gás é inversamente proporcional a sua pressão.
P1V1 = P2V2
Portanto se a relação VxP é uma constante, em um sistema onde o gás (T e N constantes) sofre uma variação de pressão ou volume.
Lei de Boyle
O volume de uma quantidade fixa de gás sob
pressão constante varia linearmente com a temperatura.
V é inversamente proporcional a temperatura.
T α V e também a pressão
Lei de Charles
Água + terra – as partículas em suspensão
formam uma dispersão.
Dispersões são sistemas nos quais uma substância esta disseminada sob a forma de pequenas particulas em uma segunda substância.
A 1ª substância chama-se: disperso ou fase dispersa.
A 2ª substância chama-se: dispersante, dispergente e fase de dispersão.
Dispersões
Nome da Dispersão
das partículas dispersas
Visibilidade da partícula
Separação por filtração física
Soluções Verdadeiras
0 a 1 nm Não visíveis (homogêneos)
Não é possível separar
Soluções coloidais
1 a 1000 nm Ultramicroscópio (heterogêneo)
Ultrafiltração
Suspenção > 1000 nm Microscópio comum (heterogêneo)
Filtração comum
Classificação das Dispersões
Misturas homogêneas: soluto + solvente
Solvente: é a substância que dissolve; esta em maior quantidade, mantêm o seu estado físico. ( fase dispersante)
Soluto: substância dissolvida, está em menor quantidade em solução apresenta o estado físico do solvente.
Soluções
Forças intermoleculares;
líquido/sólido Coeficiente de solubilidade;
Obs.: Os gases são, em geral, pouco solúveis em líquidos. A solubilidade depende da pressão e da temperatura.
Solvente polar dissolve soluto polar.
Mecanismos de Dissolução
Porcentagem em massa (m/m) – é a
quantidade de solução expressa como uma porcentagem da massa total.
Unidade: g/g
%A = massa de A x 100
massa de A + massa de B
Unidades de Concentração
Ex.: Qual % NH3 quando 4,5g de NH3
(amônia) são dissolvidos em 3,3 x102 g de água.
%NH3 = 4,5 g % NH3 = 1,34% 4,5g + 330g
Porcentagem em volume (V/V) – é a
quantidade de uma solução expressa como uma porcentagem do volume total.
Unidade: mL/mL
%A = volume de A x 100
volume de A + volume de B
Unidades de Concentração
Ex.: Qual é a percentagem de etanol em
volume? Quando 27mL de etanol são dissolvidos em 150 mL de água.
%etanol = V de etanol x 100
V de etanol + V de água
% etanol = (27 mL/ 177mL ) x 100 = 15%
Porcentagem de massa- volume (m/v) –
quantidade de uma solução expressa como uma porcentagem da massa do soluto pelo volume da solução.
Unidade: g/ mL
%A = massa de A (g) x 100
volume da solução (L)
Unidades de Concentração
Ex.: Qual é a porcentagem de cloreto de sódio
(NaCl) na solução? Quando 27g de NaCl são dissolvidos em água para formar uma solução de 250 mL.
% soluto = 27g de NaCl x 100 = 10,8 % g/mL
250 mL de solução
É a quantidade de uma solução expressa
como uma quantidade da massa do soluto dissolvida em certo volume da solução.
C = m (g) v (L)
Ex.: C = 27g de NaCl / 0,25 L de solução = 108g/L
Concentração Comum ( g/L)
d = m ( massa da solução) Unidade:
g/mL v ( volume final da solução)
Ex.: d = 250g de água + 27g de NaCl 260 mL ( volume final)
Densidade
É a razão do numero de mols do soluto pelo
volume total da solução.
M = n (mol) = m (g) V (L) MM (g/mol) V (L)
Concentração Molar
Ex.: 3,3 g de etanol (C2H5OH) são dissolvidos
em água suficientes para preparar 150 mL de solução.
M = 3,3 g = 3,3 = 0,4783 mol/L
46g/mol . 0,15L 6,9
Solução Insaturada – ainda não atingiu o
ponto de solubilidade do soluto, não atingiu o equilíbrio químico.
Q < K
Q = [Cl] [Na] [ NaCl]
Equilíbrio de Solubilidade
Solução saturada
Q = K - atingiu o equilibrio
Metaestável – solução supersaturada
Solução supersaturada Q > K
Equilíbrio de Solubilidade