Qumica Geral 20142015 Professor Valentim Nunes Unidade Departamental

Química Geral - 2014/2015 Professor Valentim Nunes, Unidade Departamental de Engenharia email: valentim@ipt. pt Gabinete: J 207 Pág. Web: http: //www. docentes. ipt. pt/valentim/ensino/quimica 1. htm (é bastante útil a consulta desta página!)

Why study chemistry? • Porque é necessário para obter a graduação em Engenharia!!! • Pela inúmeras aplicações no nosso dia-a-dia • Diferentes disciplinas dependem da Química: materiais, reacção química, energia, ambiente, bioquímica, etc. • Compreensão de aspectos ambientais: camada de ozono, chuva ácida, reacções nucleares, medicamentos, reciclagem, etc. Ver lição de apresentação!

Planificação das aulas teóricas 1ª Semana 2ª Semana 18/09 25/09 Apresentação; Química e o nosso futuro Ferramentas da Química I 3ª Semana 02/10 Ferramentas da Química II 4ª Semana 09/10 Ferramentas da Química III - Termoquímica 5ª Semana 6ª Semana 7ª Semana 8ª Semana 9ª Semana 10ª Semana 11ª Semana 12ª Semana 13ª Semana 14ª Semana 16/10 23/10 30/10 06/11 13/11 20/11 27/11 04/12 11/12 18/12 Estrutura Atómica Tabela Periódica Ligação Química Estados da Matéria - Estado Gasoso (Cont. )Líquidos, Sólidos e Mudanças de Fase Propriedades Físicas das Soluções Equilíbrio Químico - Lei da Acção de Massas (Cont. ) Equilíbrio Ácido-Base (Cont. ) Equilíbrio de Solubilidade Revisões

Ferramentas básicas da Química - É uma Ciência experimental que se ocupa do estudo da Matéria e das transformações que nela ocorrem. Matéria: Tudo o que possui massa e ocupa espaço. Substância pura: forma de matéria composição bem definida e propriedades próprias. Exº: H 2 O, ouro, O 2, etc. . Elementos: blocos básicos da matéria! Não podem ser decompostos por meios químicos em substâncias mais simples Compostos: combinação de dois ou mais elementos unidos quimicamente em proporções bem definidas e constantes. Misturas: combinação de duas ou mais substâncias que mantêm a sua identidade. Homogéneas: Constituídas por uma única fase uniforme Heterogéneas: múltiplas fases.

Classificação da Matéria

Elementos

Elementos

Estados da Matéria Todas as substâncias podem, em princípio, existir em três estados: Sólido Líquido Gasoso

Unidades do Sistema Internacional (SI) Unidades de Base: comprimento (m); massa (kg); tempo (s), corrente (A); Temperatura (K); intensidade luminosa (cd); quantidade de substância (mol). Unidades derivadas: exº volume (m 3); força (N); energia (J), etc. Conversão de unidades --> método do factor unitário = 1300 kg/m 3 = 1300 kg/ m 3 (1 m 3/ 1 106 cm 3) (1000 g/ 1 kg) = 1. 3 g/ cm 3

Propriedades dos materiais Propriedades intensivas: não dependem da quantidade de matéria: exº densidade, temperatura… Propriedades extensivas: dependem da quantidade de matéria: exº massa, volume… Propriedades físicas: características que não alteram a composição química do material: exº ponto de fusão, temperatura, dureza, condutividade, . . Propriedades químicas: envolvem a mudança de composição química: exº reactividade química, combustão, polimerização, explosividade, ….

Densidade…. = m/V m = V = 0. 917 75 = 69 g

Teoria atómica Dalton: elementos são constituídos por partículas pequenas, chamados átomos. Os átomos de um dado elemento são iguais, indivisíveis e indestrutíveis (Not true!!) Estrutura do átomo Thomson: electrões Rutherford: protões e o núcleo. Chadwick: neutrões.

Relações mássicas Número atómico, Z: número de protões do núcleo. Número de massa, A: número de protões + número de neutrões do núcleo. Um átomo X é designado por Isótopos: átomos de um mesmo elemento mas com diferente número de massa. Unidade de massa atómica: propriedade fundamental dos átomos. Por Convenção Internacional 1 u. m. a. é igual a 1/12 da massa de um átomo de carbono 12, Massa atómica: é a massa média pesada de um elemento, tendo em conta a abundância natural relativa dos isótopos desse elemento.

Relações mássicas Mole, mol: Quantidade de substância que contem o mesmo número de entidades elementares (átomos, moléculas, iões ou outras partículas) quantos os átomos existentes em exactamente 12 g de carbono-12. 1 mol contem sempre o mesmo número de partículas. Constante de Avogadro: NA 6. 022 1023 mol-1 Massa molar: a massa em gramas de 1 mol de átomos de um elemento. A massa molar é a quantidade em gramas numericamente igual à massa atómica em u. m. a.

Moléculas, Iões e seus compostos Molécula: agregado de pelo menos dois átomos ligados por forças químicas. É a mais pequena entidade em que uma substância pura, como o açúcar ou água, pode ser dividida e ainda reter a composição e propriedades químicas da substância. São representadas por fórmulas: molecular: C 2 H 6 O condensada: CH 3 CH 2 OH estruturais: Iões: Um ião é um átomo ou grupo de átomos que tem uma carga positiva ou negativa - monoatómicos ou poliatómicos. Catiões: Al 3+, Cu 2+, NH 4+, …. . Aniões: O 2 -, F-, CO 32 -, ….

Compostos iónicos Para escrever a fórmula de um composto iónico usamos a “regra do abraço”: o índice do catião é numericamente igual á carga do anião, e o índice do anião é numericamente igual à carga do catião. Ca 2+ + Cl- Ca. Cl 2 ; Al 3+ + O 2 - Al 2 O 3 Compostos moleculares: não-iónicos, resultam geralmente da combinação de dois elementos não-metálicos. Massa molar de um composto: é a massa em gramas do número de Avogadro de moléculas (ou unidades de fórmula num composto iónico). Calcula-se pela soma das massas atómicas dos elementos constituintes.

Composição percentual dos Compostos Composição percentual de um composto: é a percentagem em massa de cada elemento num composto. Exº NH 3 %N = (massa N/massa de NH 3) x 100 = (14. 007/17. 031)x 100 = 82. 24% %H = (3 xmassa de H/massa de NH 3)x 100 = 17. 76% Obtenção de fórmulas empíricas e moleculares: --> converter massa em % --> converter massa em número de moles --> encontrar a razão entre o número de moles de cada elemento (permite obter a fórmula empírica) --> a partir da massa molar, obter a fórmula molecular

Nomenclatura de compostos Inorgânicos Compostos iónicos: muitos compostos iónicos são binários ou formados apenas por dois elementos. O primeiro elemento nomeado é o anião não-metálico, seguido do catião. O nome do anião obtém-se adicionando a terminação “eto” A terminação em “eto” é também usada para alguns grupos aniónicos com elementos diferentes como o ião cianeto (CN-). Com excepção do ião amónio (NH 4+), todos os catiões com interesse resultam de átomos de metais e recebem o nome dos seus elementos. Exemplos: Na. Cl : cloreto de sódio KBr : brometo de potássio Zn. I 2 : iodeto de zinco Al 2 O 3 : óxido de alumínio (!)

Nomenclatura de compostos Inorgânicos Nomes e fórmulas de alguns catiões e aniões inorgânicos comuns Catião Anião _________________________________ Amónio, NH 4+ Carbonato, CO 32 - Bário, Ba 2+ Clorato, Cl. O 3 - Cádmio, Cd 2+ Cálcio, Ca 2+ Césio, Cs+ Chumbo(II), Pb 2+ Crómio, Cr 3+ Cobre(I) ou cuproso, Cu+ Cobre(II) ou cúprico, Cu 2+ Ferro(II) ou ferroso, Fe 2+ Ferro(III) ou férrico, Fe 3+ Lítio, Li+ Potássio, K+ Sódio, Na+ Zinco, Zn 2+ Cloreto, Cl. Cromato, Cr. O 42 Fe. Cl 2: cloreto de ferro (II) 2 Dicromato, Cr 2 O 7 Fe. Cl 3: cloreto de ferro (III) Fluoreto, FHidreto, HHidrogenocarbonato ou bicarbonato, HCO 3 Iodeto, INitrato, NO 3 Nitreto, N 3Óxido, O 2 Peróxido, O 22 Sulfato, SO 42 Sulfureto, S 2 - Sistema de Stock: ______________________________________________________

Nomenclatura de compostos Inorgânicos Compostos moleculares: Ao contrário dos compostos iónicos, os compostos moleculares contêm unidades moleculares discretas. A nomenclatura de compostos binários é semelhante aos compostos iónicos. Exemplos: HCl : cloreto de hidrogénio; Si. C: carboneto de silício Para outros compostos utilizam-se os prefixos gregos para indicar o número de átomos de cada elemento na molécula: Exemplos: CO: monóxido de carbono CO 2: dióxido de carbono SO 3: trióxido de enxofre PCl 3: tricloreto de fósforo

Nomenclatura de compostos Inorgânicos Ácidos e Bases: um ácido pode ser descrito como uma substância que liberta iões de hidrogénio, H+, quando dissolvida em água, enquanto uma base pode ser descrita como uma substância que cede iões hidróxido, OH-, quando dissolvida em água. Aniões cujo nome termina em “eto” formam ácidos com uma terminação em “ico” Exemplos: F- , fluoreto HF, ácido fluorídrico Cl-, cloreto HCl, ácido clorídrico CN-, cianeto HCN, ácido cianídrico

Nomenclatura de compostos Inorgânicos Os oxoácidos são ácidos que contêm hidrogénio, oxigénio e um outro elemento. Oxoácido “per---ico” +O ácido “--ico” Remoção de todos os iões H+ Oxoanião “per--ato” “--ato” -O ácido “--oso” “--ito” -O ácido “hipo--oso” “hipo--ito”

Nomenclatura de compostos Inorgânicos Ácido HCl. O 4 (ácido perclórico) HCl. O 3 (ácido clórico) HCl. O 2 (ácido cloroso) HCl. O (ácido hipocloroso) Anião Cl. O 4 - (perclorato) Cl. O 3 - (clorato) Cl. O 2 - (clorito) Cl. O- (hipoclorito) Hidratos: são compostos que possuem um número específico de moléculas de água ligadas a si. Exemplos: Ba. Cl 2 · 2 H 2 O Mg. SO 4 · 7 H 2 O dihidrato de cloreto de bário heptahidrato de sulfato de magnésio

Recomendações Finais Utilizem estes “slides” em conjuntos com as vossa notas da lição! Complementem o vosso estudo com a leitura do Capítulo 1 e 2 do Chang (R. Chang, Química, 11ª ed. , Mc. Graw-Hill, Lisboa, 2013) Resolvam os exercícios da 1ª série! Boa semana!