JORGE QUIMICA

 PROF. JORGE - QUIMICA - 2ºTAA, 2ºTBB,3ºTAA e 3ºTBB

ATIVIDADES PARA O 2ºTAA e 2ºTBB

MATERIAL TEÓRICO 2º ANO

 Processo químico não espontâneo

 Recebe o nome de eletrólise o processo químico que não acontece de forma espontânea. Esse procedimento ocorre a partir do envio constante de energia elétrica, resultando na chamada oxirredução, conhecida também como processo redox.

 Existem dois tipos de eletrólise: a ígnea e a aquosa. Elas se diferenciam porque em uma existe o uso de água, e na outra não. Entretanto, nos dois formatos existem a presença de íons, bem como os esquemas são semelhantes. 

Alguns exemplos de materiais que podem ser feitos através da eletrólise são os metais potássio, sódio e magnésio. Já alguns exemplos de materiais não metais são o flúor, o sódio e a soda cáustica.

 A palavra eletrólise deriva das palavras gregas "elektron", que quer dizer "eletricidade", e "lysis", que significa "decomposição". O procedimento é muito utilizado pela indústria química para criar diversos tipos de compostos e ainda para a criação de diversos materiais. 

A eletrólise 

Para acontecer a eletrólise necessita de uma fonte de energia, o que torna o processo não espontâneo. Um bom exemplo de processo espontâneo é da pilha, cuja função é gerar energia elétrica. Diferente dela, a eletrólise depende de um fluxo constante de energia para funcionar.

 São utilizadas, então, fontes de alimentação para que isso aconteça, como baterias, pilhas ou geradores. Essa fonte de energia é quem vai fazer com que os eletrodos funcionem. Esses eletrodos são partes essenciais para o esquema da eletrólise. Eles são, na maioria das vezes, feitos de grafita (ou grafite, composto por carbono) ou de platina. 

Esses materiais servem como condutores elétricos das ondas que são enviadas por fios ligados as fontes de energia. O grafite, apesar de ser um ametal, é um ótimo condutor de energia. Todo o processo acontece em um recipiente chamado de cuba eletrolítica.

 Cada um desses eletrodos é composto por um tipo de energia, uma positiva e a outra negativa. A energia positiva é chamada de ânodo ou polo positivo. Já a energia negativa é chamada de cátodo ou polo negativo. 

Ao serem adicionados na cuba, os materiais são atraídos pelos eletrodos de acordo com a sua carga: positivo atrai negativo, e negativo atrai positivo. Primeiro, são os compostos com energia positiva que se atraem ao eletrodo negativo, de onde eles retiram elétrons. Esses elétrons são enviados para o outro eletrodo, de onde a carga positiva atrai os compostos com energia negativa. Esse processo faz surgir um fluxo de corrente de eletricidade. 

Nos casos de eletrólise aquosa, um composto é adicionado com água. Nesse processo apenas um composto de cada será atraído por cada eletrodo. O que vai ser levado em conta é qual dos compostos têm mais força frente ao outro.

Esses procedimentos fazem surgir diversos tipos de material. Em eletrólise aquosa de NaCl, mais conhecido como sal de cozinha, por exemplo, surgem três tipos de material. É inclusive desse mecanismo que surge o hidróxido de sódio, ou a soda caustica (NaOH). 

A eletrólise ígnea é utilizada para obter metais alcalinos, alumínio e alcalinos terrosos. Os metais alcalinos são o potássio, o césio, o frâncio, o rubídio, o sódio e o lítio. Já os alcalinos terrosos são o magnésio, o estrôncio, o bário, o rádio, o cálcio e o berílio.

 Eletroquímica

O ramo da química que estuda o processo da eletrólise e os materiais obtidos a partir dele é a eletroquímica. Ela estuda os processos de transferência de elétrons com a finalidade de geração de energia elétrica a partir de energia química, e o mesmo processo de forma contrária.

Essa área de estudo é muito importante para a compreensão dos processos redox e uso dos tipos de energia geradas desses procedimentos. Os primeiros passos dessa área datam de 1800, quando o físico Anastácio Volta inventou a pilha.

Removendo ferrugem com eletrólise 

Quando um ferro fica exposto por muito tempo, principalmente com acesso à água, acaba oxidando. Isso ocorre porque os metais do ferro se ligam aos átomos de oxigênio da água, o que resulta em óxido de ferro, ou a ferrugem.

 Apesar de parecer complicado, é possível remover o óxido de ferro desses objetos. Alguns métodos são utilizados, entre eles, a eletrólise. Para isso, basta encher um balde plástico com água. A quantidade deve ser suficiente para submergir o objeto com óxido de ferro. Em seguida, acrescenta-se uma colher de sopa de bicarbonato de sódio para cada três litros de água.

 Após mexer até que o bicarbonato dissolva, coloque dentro do balde um objeto de metal descartável. Esse objeto deve ficar apenas parcialmente submerso no balde, ou seja, é importante que parte dele fique fora da água. Não se deve utilizar aço inoxidável ou alumínio.

 Será necessário um carregador de bateria automotiva, cujo lado negativo, ou preto, deve ficar ligado ao objeto enferrujado. Esse ponto onde o carregador vai ficar ligado precisa estar sem a ferrugem. Se necessário, raspe uma parte antes de conectar o carregador.

 O objeto deve ficar inteiramente dentro da água, mas o fio fora do balde. Em hipótese alguma o objeto enferrujado deve tocar no objeto usado como ânodo, pois esse contato pode provocar um curto circuito.

 Em seguida, o lado vermelho, ou positivo, do carregador deve ser conectado a parte que está fora da água do objeto de metal utilizado como ânodo. Essa parte que está de fora do balde não pode entrar em contato com a água em nenhum momento. 

Feito esse processo, ligue o carregador de bateria. A eletrólise irá levar cerca de 20 horas. Não toque na água sem que o carregador esteja desligado. Ao final do processo basta utilizar uma bucha ou uma escovinha para remover o restante dos resíduos.

 Aplicações 

A eletroquímica é bastante presente em nosso cotidiano. Alguns exemplos são:

• Reações no corpo humano; 

• Fabricação de diversos aparelhos eletrônicos; 

• Carregamento de baterias; 

• Galvanoplastia: revestimento de peças de ferro e aço com zinco metálico;

• Diversos tipos de aplicação na indústria química.

 A ferrugem dos metais é formada pela oxidação do ferro metálico (Fe) a cátion ferro (Fe2+), quando na presença de ar e água. Podemos considerar a ferrugem como um tipo de corrosão eletroquímica. O revestimento com zinco metálico, pelo processo de galvanoplastia, impede o contato do ferro com o ar. 

Atividades avaliativas

 1) Nas pilhas eletroquímicas obtém-se corrente elétrica devido à reação de oxirredução. Podemos afirmar que:

 a) no cátodo, ocorre sempre a semirreação de oxidação. 

b) no cátodo, ocorre sempre a semirreação de redução.

 c) no ânodo, ocorre sempre a semirreação de redução.

 d) no ânodo, ocorre sempre a oxidação e a redução simultaneamente.

 e) no cátodo, ocorre sempre a oxidação e a redução simultaneamente.

 2) Cite 3 exemplos da eletroquímica em nosso cotidiano. 

3) Quando um ferro fica exposto por muito tempo, principalmente com acesso à água, acaba oxidando. Responda quimicamente por que isso acontece?

 4) Dê exemplos de pilhas e baterias e explique sobre elas, pelo menos 3 tipos de cada

Soluções 

 

É possível estabelecer uma relação entre as quantidades de soluto dissolvido em determinada quantidade de solvente e em uma dada temperatura. Imagine que 10 g de sal foram misturados em 100 mL de água a 20ºC. O sal dissolve-se completamente e podemos até mesmo colocar mais sal que ele continuará dissolvendo-se.

Se colocarmos 25 g de sal na mesma quantidade de água e na mesma temperatura, o sal também se dissolverá todo. No entanto, se colocarmos 50 g de sal em 100 mL de água a 20ºC, 14 g de sal não se solubilizarão, permanecendo no fundo do béquer. Essa parte não dissolvida é denominada de precipitado, corpo de chão ou corpo de fundo.

·         Coeficiente de solubilidade

Por meio do último exemplo, vemos que existe uma quantidade limite ou quantidade máxima de soluto que se dissolve em determinada quantidade de solvente, o que chamamos de coeficiente de solubilidade. No caso do sal, o coeficiente de solubilidade é 36 g em 100 mL ou 100 g de água a 20º C. É por isso que, de 50 g, 14 g não se solubilizaram.

O coeficiente de solubilidade varia de acordo com o soluto, a quantidade de solvente e a temperatura em que se encontra a solução. Em relação à natureza do soluto, substâncias diferentes se dissolvem em quantidades diferentes em uma mesma quantidade de solvente e na mesma temperatura.

Se dissolvermos 100 g de açúcar, que é bem mais do que a quantidade de sal dissolvido, em 100 mL de água, a 20 ºC, todo o açúcar se dissolverá, o que significa que seu coeficiente de solubilidade é bem maior que o do sal.

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a) Solução insaturada

Quando colocamos uma quantidade de soluto abaixo de seu coeficiente de solubilidade, temos uma solução insaturada ou não saturada.

b) Solução saturada

Se colocarmos exatamente o coeficiente de solubilidade (36 g), teremos uma solução saturada, isto é, solução que contém a máxima quantidade de soluto em uma certa quantidade de solvente e em uma determinada temperatura.

No exemplo que demos em que se colocaram 50 g de sal e 14 g não se dissolveram, temos uma solução saturada com corpo de fundo. Para obter somente a solução saturada, basta realizar uma filtração.

c) Solução supersaturada

Agora, se nós aquecermos essa solução saturada com corpo de fundo, o precipitado dissolver-se-á totalmente, pois, a uma temperatura mais elevada, o seu coeficiente de solubilidade aumenta.

Se deixarmos essa solução em repouso, até ela voltar para a temperatura de 20 ºC, obteremos uma solução supersaturada, que é muito instável, pois contém mais soluto dissolvido do que o coeficiente de solubilidade naquela temperatura.

Assim, se adicionarmos a ela um pequeno cristal do soluto, ocorrerá a precipitação dos 14 g de sal, que é a quantidade dissolvida acima da quantidade possível para a saturação (36 g).

Ao adicionarmos um pequeno cristal a uma solução supersaturada de acetato de sódio, por exemplo, a cristalização inicia-se. Isso pode ser visto na figura a seguir:

Solução supersaturada preparada com acetato de sódio

Concentração de soluções

 

A concentração das soluções corresponde a quantidade de soluto presente em uma determinada quantidade de solvente.

Quando nos referimos à concentração, estamos interessados em descobrir a relação entre a quantidade de soluto e solvente em uma solução.

Existem diversas formas de calcular a concentração de uma solução e diferentes unidades de medidas podem ser utilizadas.

Tipos e formas de calcular a concentração

Concentração comum

A concentração comum é a relação estabelecida entre a massa do soluto e o volume da solução.

Ela é expressa através da seguinte fórmula:

C = m / V

Onde:
C = concentração comum, em g/L
m = massa do soluto, em g
V = volume da solução, em L

Não confunda a concentração comum com a densidade, que relaciona a massa e o volume da solução. A densidade é calculada da seguinte forma:

d = m / V

d = densidade, em g/L
m = massa da solução (massa do soluto + massa do solvente), em g
v = volume da solução, em L

Concentração Molar ou Molaridade

A concentração molar ou molaridade é a relação existente entre a massa de soluto em número de mols e o volume de uma solução.

A molaridade é expressa através das seguintes fórmulas:

M = n1 / V ou M = m / M1.V

Onde:
M = molaridade, em mols/L
n1 = número de mols do soluto, em mol
m = massa de soluto, em g
M1 = massa molar, em g/mol
V = volume da solução, em L

Leia sobre Número de Mol e Massa Molar.

Concentração em Título

O título ou porcentagem em massa da solução consiste na relação entre a massa do soluto e a massa da solução.

Ele é expresso a partir da seguinte fórmula:

T = m1 / m ou T = m1 / m1 + m2

Onde:
T = título
m = massa da solução, em g
m1 = massa de soluto, em g
m2 = massa de solvente, em g

O título não possui uma unidade de medida, sendo expresso, na maioria dos casos, em porcentagem. Para isso, deve-se multiplicar por 100 o resultado alcançado: % = 100 . T

Quando a solução for gasosa ou apenas líquida, o título também pode ser calculado a partir do volume da solução, substituindo os valores de massa por volume. Porém, não é possível somar o volume de solvente e soluto.

T = V1 / V

Veja também: Titulação

Partes por milhão

Em alguns casos, a massa de soluto presente na solução é extremamente pequena, sendo inviável calcular a porcentagem.

Uma possibilidade é calcular a quantidade de soluto, em gramas, presente em 1 000 000 (106) gramas de solução.

A fórmula para este cálculo é a seguinte:

1 ppm = 1 parte de soluto / 106 de solução

Molalidade

A molalidade ou concentração molal expressa a quantidade de número de mols de soluto presente no solvente.

W = 1000 . m1 / m2. M1

Onde:
W: Molalidade, em mol/Kg
m1: massa de soluto
m2: massa do solvente, em kg
M1: massa molar do soluto

Relação entre as concentrações

Além das formas apresentadas, também é possível calcular a concentração a partir da relação entre a concentração comum, densidade e título.

A fórmula a ser usada é a seguinte:

C = 1000 . d . T 

Onde:
C = concentração comum
d = densidade
T = título

Atividades.

1.(UFSCAR - SP) Soro fisiológico contém 0,900 gramas de NaCℓ, massa molar=58,5g/mol, em 100 mL de solução aquosa. A concentração do soro fisiológico, expressa em mol/L, é igual a:

a) 0,009
b) 0,015
c) 0,100
d) 0,154
e) 0,900

2. São dissolvidos 24g de sacarose em água suficiente para 500 mL de solução. Qual é a concentração comum dessa solução?

 

3. (Vunesp-2000) Sabendo-se que a massa molar do lítio é 7,0g/mol, a massa de lítio contida em 250mL de uma solução aquosa de concentração 0,160mol/L de carbonato de lítio é:

a) 0,560g.
b) 0,400g.
c) 0,280g.
d) 0,160g.
e) 0,080g.

4. (UCS-RS) Uma pessoa usou 34,2g de sacarose (C12H22O11) para adoçar seu cafezinho. O volume de cafezinho adoçado na xícara foi de 50 mL. A concentração molar da sacarose no cafezinho foi de:a) 0,5 mol/L.
b) 1,0 mol/L.
c) 1,5 mol/L.
d) 2,0 mol/L.
e) 2,5 mol/L.

5. (PUC - RS/1-2000) Solução salina normal é uma solução aquosa de cloreto de sódio, usada em medicina porque a sua composição coincide com aquela dos fluídos do organismo. Sabendo-se que foi preparada pela dissolução de 0,9g do sal em 100 mL de solução, podemos afirmar que a molaridade da solução é, aproximadamente:

a) 1,25.    b) 0,50.  c) 0,45.  d) 0,30.  e) 0,15.

 

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ATIVIDADES PARA O 3ºTAA e 3ºTBB

O que é Química Orgânica?

A Química Orgânica é um ramo da química que estuda os compostos carbônicos ou compostos orgânicos, que possuem o carbono como o elemento químico principal da composição.

A química orgânica surgiu no final do século XVIII, quando os químicos começaram a estudar quais eram as substâncias presentes nos seres vivos. Porém, toda a vida é baseada no carbono, não apenas os seres vivos, mas também os materiais que utilizamos, como por exemplo o combustível e o fogo, que é possível por meio da combustão.

Química Orgânica – Carbono

O estudo do carbono é feito pela química orgânica, que conseguiu desenvolver o conhecimento sobre ligações químicas para caracterizar os tipos de ligações possíveis, o seu comportamento dentro das moléculas orgânicas, a classificação das cadeias de carbono e quais são os princípios básicos de nomenclatura de cadeias.

O carbono é um ametal e, segundo a tabela periódica, é possível dizer que ele tem as seguintes características:

·         É localizado no grupo 14 (família IVA);

·         Possui 6 elétrons e 4 estão na camada de valência;

·         Realiza quatro ligações covalentes, por ser tetravalente;

·         Pode ser ligado com outros átomos de carbono outros elementos, como o oxigênio (O);

·         A massa atômica (A) é igual a 12;

·         O seu número atômico (Z) é igual a 6;

·         A configuração eletrônica é K = 2 e L = 4;

·         Tem a capacidade de formar cadeias curtas ou longas e com disposições;

·         Possui alta capacidade de se ligar a outros átomos.

Química Orgânica – Funções Orgânicas

A função orgânica é o grupo de compostos orgânicos com funções e comportamentos químicos similares.

A IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada), determina uma regra geral de nomenclatura de acordo com cada função orgânica apresentada. Os grupos funcionais separam as funções orgânicas em:

·         Nitrogenadas;

·         Oxigenadas;

·         Halogenadas;

·         Hidrogenadas.

Química Orgânica – Isomeria

A isomeria é a denominação dada quando duas ou mais substâncias químicas diferentes apresentam uma fórmula molecular igual e fórmulas estruturais diferentes.

É possível separar a isomeria em três tipos:

·         Isomeria Plana;

·         Isomeria Geométrica;

·         Isomeria Óptica.

Química Orgânica – Reações Orgânicas

As reações orgânicas podem ocorrer em processos orgânicos e processos industriais. As reações acontecem quando um número de substâncias orgânicas podem se originar por meio da utilização de outra substância orgânica como reagente.

As reações orgânicas são separadas em:

·         Eliminação: Os compostos orgânicos originam outras substâncias a partir da perda de elementos químicos que faziam parte da sua composição;

·         Adição: Essa reação ocorre quando dois ou mais reagentes se unem para formar um só produto;

·         Substituição: É uma reação de troca, no qual um átomo (ou mais) é substituído.

Avaliação Exercícios de Química Orgânica

1 – (UERJ) – Na fabricação de tecidos de algodão, a adição de compostos do tipo N-haloamina confere a eles propriedades biocidas, matando até bactérias que produzem mau cheiro. O grande responsável por tal efeito é o cloro presente nesses compostos.

A cadeia carbônica da N-haloamina acima representada pode ser classificada como:

a) homogênea, saturada, normal

b) heterogênea, insaturada, normal

c) heterogênea, saturada, ramificada

d) homogênea, insaturada, ramificada

2 – (ENEM) – No processo de industrialização da mamona, além do óleo que contém vários ácidos graxos, é obtida uma massa orgânica, conhecida como torta de mamona. Esta massa tem potencial para ser utilizada como fertilizante para o solo e como complemento em rações animais devido a seu elevado valor proteico. No entanto, a torta apresenta compostos tóxicos e alergênicos diferentemente do óleo da mamona. Para que a torta possa ser utilizada na alimentação animal, é necessário um processo de descontaminação.

Revista Química Nova na Escola. V. 32, no 1, 2010 (adaptado).

A característica presente nas substâncias tóxicas e alergênicas, que inviabiliza sua solubilização no óleo de mamona, é a:

a) lipofilia

b) hidrofilia

c) hipocromia

d) cromatofilia

e) hiperpolarização

3 – (ENEM) – Pesticidas são substâncias utilizadas para promover o controle de pragas. No entanto, após sua aplicação em ambientes abertos, alguns pesticidas organoclorados são arrastados pela água até lagos e rios e, ao passar pelas guelras dos peixes, podem difundir-se para seus tecidos lipídicos e lá se acumularem. A característica desses compostos, responsável pelo processo descrito no texto, é o(a):

a) baixa polaridade.

b) baixa massa molecular.

c) ocorrência de halogênios.

d) tamanho pequeno das moléculas.

e) presença de hidroxilas nas cadeias.

4 – (ENEM) – Um método para determinação do teor de etanol na gasolina consiste em misturar volumes conhecidos de água e de gasolina em um frasco específico. Após agitar o frasco e aguardar um período de tempo, medem-se os volumes das duas fases imiscíveis que são obtidas: uma orgânica e outra aquosa. O etanol, antes miscível com a gasolina, encontra-se agora miscível com a água. Para explicar o comportamento do etanol antes e depois da adição de água, é necessário conhecer

a) a densidade dos líquidos.

b) o tamanho das moléculas.

c) o ponto de ebulição dos líquidos.

d) os átomos presentes nas moléculas.

e) o tipo de interação entre as moléculas.

5 – (ENEM) – Alguns materiais poliméricos não podem ser utilizados para a produção de certos tipos de artefatos, seja por limitações das propriedades mecânicas, seja pela facilidade com que sofrem degradação, gerando subprodutos indesejáveis para aquela aplicação. Torna-se importante, então, a fiscalização, para determinar a natureza do polímero utilizado na fabricação do artefato. Um dos métodos possíveis baseia-se na decomposição do polímero para a geração dos monômeros que lhe deram origem. A decomposição controlada de um artefato gerou a diamina H2N(CH2 )6NH2 e o diácido HO2C(CH2 )4CO2H. Logo, o artefato era feito de

a) poliéster.

b) poliamida.

c) polietileno.

d) poliacrilato.

e) polipropileno.

6 – (ENEM) – Em uma planície, ocorreu um acidente ambiental em decorrência do derramamento de grande quantidade de um hidrocarboneto que se apresenta na forma pastosa à temperatura ambiente. Um químico ambiental utilizou uma quantidade apropriada de uma solução de para-dodecil-benzenossulfonato de sódio, um agente tensoativo sintético, para diminuir os impactos desse acidente. Essa intervenção produz resultados positivos para o ambiente porque

a) promove uma reação de substituição no hidrocarboneto, tornando-o menos letal ao ambiente.

b) a hidrólise do para-dodecil-benzenossulfonato de sódio produz energia térmica suficiente para vaporizar o hidrocarboneto.

c) a mistura desses reagentes provoca a combustão do hidrocarboneto, o que diminui a quantidade dessa substância na natureza.

d) a solução de para-dodecil-benzenossulfonato possibilita a solubilização do hidrocarboneto.

e) o reagente adicionado provoca uma solidificação do hidrocarboneto, o que facilita sua retirada do ambiente.

7 – (ENEM) – Com o objetivo de substituir as sacolas de polietileno, alguns supermercados têm utilizado um novo tipo de plástico ecológico, que apresenta em sua composição amido de milho e uma resina polimérica termoplástica, obtida a partir de uma fonte petroquímica.

ERENO, D. Plásticos de vegetais. Pesquisa Fapesp, n. 179, jan. 2011 (adaptado).

Nesses plásticos, a fragmentação da resina polimérica é facilitada porque os carboidratos presentes

a) dissolvem-se na água.

b) absorvem água com facilidade.

c) caramelizam por aquecimento e quebram.

d) são digeridos por organismos decompositores.

e) decompõem-se espontaneamente em contato com água e gás carbônico.

8 – (ENEM) – O estudo de compostos orgânicos permite aos analistas definir propriedades físicas e químicas responsáveis pelas características de cada substância descoberta. Um laboratório investiga moléculas quirais cuja cadeia carbônica seja insaturada, heterogênea e ramificada. A fórmula que se enquadra nas características da molécula investigada é

a) CH3–(CH)2–CH(OH)–CO–NH–CH3

b) CH3–(CH)2–CH(CH3 )–CO–NH–CH3

c) CH3–(CH)2–CH(CH3 )–CO–NH2

d) CH3–CH2–CH(CH3 )–CO–NH–CH3

e) C6H5–CH2–CO–NH–CH3

9 – (UESPI) – Os representantes dos compostos dessa função orgânica são oxigenados. Têm caráter relativamente ácido, porém, menos ácido que os ácidos carboxílicos. Em geral, eles são pouco solúveis ou insolúveis em água, mas os seus sais são bem mais solúveis. Alguns são utilizados como desinfetantes e na produção de resinas. As características apontadas anteriormente estão associadas à função:

a) álcool.

b) aldeído.

c) cetona.

d) éter.

e) fenol.

10 – (USJT-SP) – Alguns compostos são muito utilizados para intensificar o sabor de carnes enlatadas, frangos, carnes congeladas e alimentos ricos em proteínas. Por exemplo:

Composto orgânico em exercício sobre funções

Esse composto não contribui, por si só, com o sabor. Sua função é explicada por duas teorias:

·         Estimula a atividade das papilas do gosto;

·         Aumenta a secreção celular.

Quais as funções orgânicas existentes no composto acima?

a) Amida, amina e ácido.

b) Anidrido de ácido e sal orgânico.

c) Amina, ácido carboxílico e sal orgânico.

d) Amida, ácido carboxílico e sal orgânico.

e) Amido, ácido orgânico e éster de ácido.

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