Química - Bombeiro-DF

1 ¡V CLASSIFICACAO PERIODICA DOS ELEMENTOS QUIMICOS
1.1 ¡V Tabela Periodica: historico e evolucao
Ao observarmos a tabela periodica atual, com os mais de 100 atomos (112 em 2009) conhecidos, nem se imagina o quanto significante e a sua arrumacao. Nao sao dispostos de forma aleatoria ou em ordem alfabetica; as colunas e as linhas tem sua razao de ser. O que se fez com os elementos da Tabela Quimica foi, a grosso modo, o que fazemos em nossas casas com nossos objetos, como roupas por exemplo. Numa gaveta colocamos as camisetas, noutra as calcas, em outras as bermudas, etc. Enfim, organizamos os elementos de maneira a facilmente encontrarmos as informacoes que precisamos. A tabela periodica tras um grande numero de informacoes aglutinadas em um pequeno espaco, para facil consulta.
No final do seculo XIX, embora conhecidos poucos elementos, tivemos o inicio da busca por uma tabela ou formacao que auxiliasse os quimicos e estudiosos a localizar os Elementos Quimicos e suas caracteristicas.
Resumidamente, os primeiros passos foram:
„» : tentou organizar trios baseados em suas semelhancas fisicas, principalmente.
Ex.: o sodio (Na), o potassio (K) e o Rubidio (Rb).
O calcio (Ca), o estroncio (Sr) e o Bario (Ba).
„» : Organizou os Elementos Quimicos conhecidos em ordem crescente de Massa Atomica e ¢wenrolou-os¡ü em torno de um cilindro imaginario (dai o nome de parafuso telurico) onde os elementos que possuiam propriedades semelhantes ficavam em uma mesma vertical. Esse modelo teve, recentemente, uma re-edicao em forma de espiral.
Parafuso Espiral
„» : Foi pouco valorizado pela comunidade cientifica, pois Newlands era amante da musica com mesmo fervor que a ciencia; nele os elementos quimicos eram dispostos, por semelhancas, em linhas horizontais com sete elementos e um oitavo que apresentava similaridades com o primeiro da serie. A similaridade com as notas musicais era obvia para Newlands.
„» Russo de grande genialidade montou o formato mais proximo ao que atualmente conhecemos. A unica ¢wfalha¡ü de sua tabela era a de organizar os elementos por ordem de massa atomica. Os elementos conhecidos eram poucos na epoca (1869), aproximadamente 63, e por isso, Mendeleev ¢wprevia¡ü o surgimento de novos tipos de atomos e ate caracteristicas do mesmo. Previsoes estas que se concretizaram em alguns anos.
„» As distorcoes encontradas na tabela de massas atomicas ordenadas de Mendeleev nao eram bem aceitas porque semelhancas eram deixadas em grupos distintos. Com a descoberta do Numero Atomico, Moseley verificou que a ordenacao
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por meio desse numero era a solucao. Essa e a formatacao atual com as devidas atualizacoes conhecidas como Lei Periodica dos Elementos Quimicos.
A lei periodica diz que ¢was propriedades fisicas e quimicas dos Elementos Quimicos depende dos seus numeros atomicos¡ü. E dita periodica porque as propriedades se repetem em intervalos regulares dentro de um mesmo agrupamento de Elementos Quimicos¡ü.
1.2 ¡V Classificacao dos elementos em metais, nao metais, semimetais e gases nobres
. Grupos e Periodos
Grupos ou Familias sao os agrupamentos em coluna, ou seja, na vertical. Sao 18 ao todo, sendo que algumas sao especialmente importantes, a saber:
Os Grupos
Grupo 1 ¡V Hidrogenio e Metais alcalinos (Hidrogenio, litio, sodio, potassio, rubidio, cesio e francio)
Grupo 2 ¡V Metais alcalinos terrosos (berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario e radio)
Grupos 3 a 12 ¡V Os Elementos de Transicao
Grupos 3 a 12 ¡V Os Elementos de Transicao interna
Lantanideos e Actinideos.
Os Transfermicos
Os elementos conhecidos a partir do 101 ate o 112, chamados de "elementos Transfermicos".
Grupo 13 - Familia do Boro (boro, aluminio, galio, indio e talio)
Grupo 14 - Familia do carbono (carbono, silicio, germanio, estanho e chumbo)
Grupo 15 - Familia do Nitrogenio (nitrogenio, fosforo, arsenio, antimonio e bismuto)
Grupo 16 - Familia do Oxigenio (calcogenios) (oxigenio, enxofre, selenio, telurio e polonio)
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Grupo 17 ¡V Familia do Fluor (Halogenios) (Fluor, cloro, bromo, iodo e astato)
Grupo 18 - Gases Nobres
(Helio, neonio, argonio, criptonio, xenonio e radonio)
Existem sete colunas horizontais, as quais sao chamadas de periodos. Os periodos indicam o numero de camadas de cada elemento quimico.
Os elementos que estao no 1o periodo, todos tem apenas a camada K.
Os elementos que estao no 2o periodo tem as camadas K e L.
Os elementos que estao no 3o periodo tem as camadas K, L e M. E assim por diante, ate o setimo periodo, onde os elementos quimicos tem as 7 camadas: K, L, M, N, O, P e Q.
Os semimetais formam uma linha diagonal do Boro ao Polonio.
A Tabela Periodica abrange muitos conceitos que dificultam a memorizacao. O que vamos propor aqui diz respeito a classificacao dos elementos quimicos em Metal, Semimetal ou Ametal, sendo assim e importante saber algumas das caracteristicas de cada especie:
Metais: sao bons condutores de corrente eletrica e calor, apresentam brilho metalico caracteristico, possuem elevada temperatura de fusao, sao maleaveis e ducteis (faceis de moldar), exemplos: Ouro (Au), Cobre (Cu) e Prata (Ag).
Ametais: maus condutores de eletricidade, apresentam coloracao opaca, baixo ponto de fusao e quando se encontram no estado solido se fragmentam, ou seja, nao e possivel transforma-los em objetos. Exemplos de nao-metais: Enxofre (S), Cloro (Cl), Bromo (Br).
Semimetais: as caracteristicas desta classe ficam entre as dos metais e ametais: condutibilidade eletrica intermediaria, brilho metalico moderado, temperatura de fusao elevada e podem se fragmentar. Exemplos: Boro (B) e Silicio (Si).
1.3 ¡V Configuracao eletronica dos elementos ao longo da tabela
Configuracao eletronica e a distribuicao dos eletrons no espaco atomico, ou seja, na eletrosfera. Imagine-se como um endereco, onde o eletron tem uma ¢wrua¡ü, um ¢wbairro¡ü, uma ¢wcidade¡ü, ¢wum pais¡ü..., enfim o desenho do eletron no atomo.
O diagrama de Pauling
Linus Pauling (1904-1995) e um icone da quimica do seculo passado (XX). Na realidade, um dos maiores quimicos da historia dessa ciencia. Ardoroso defensor do uso pacifico da ciencia quimica, alem de habil cientista, foi ganhador de dois premios Nobel, um de quimica e outro da paz. Defendia o uso exagerado da vitamina C como solucao para muitos problemas de saude de forma preventiva. Morreu aos 91 anos em plena atividade fisica e intelectual.
Foi Pauling que criou um mecanismo simples para distribuicao dos eletrons de um atomo em sua camada, subcamada e identificacao de seu momento angular e sentido de rotacao.
Para tanto, convem expandir o conceito de orbital. Sabia-se que das sete orbitas (niveis de energia) ou camadas compondo a eletrosfera, agora investigaria-se suas subdivisoes possiveis. Sao 4 (quatro) subniveis ou orbitais: S (sharp), P(principal), D (diffuse) e F (foundmental). Sao areas internas dos niveis onde os eletrons encontram-se. Similaridade
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ao antigo disco de vinil onde uma faixa (camada) era composta de varias faixinhas menores (subcamadas).
Quanto maior o subnivel ou subcamadas, maior o numero de eletrons que ele abarca. Veja a tabela abaixo: Tipo S P D F
Qde de eletrons
2
6
10
14
Formato
Formas complexas para quimica basica
¡üS¡ü¡üP¡ü
Montagem do diagrama de pauling
Existem duas maneiras praticas de montagem do diagrama; uma tradicional feita pelo proprio cientista e outra adaptada, chamada de tabuleiro.
Escolha a que melhor voce se adaptar e pratique-a.
Metodo original (leitura de setas diagonais)
A leitura das setas e feita diagonalmente.
Niveis/Subniveis S P D F
Apos a correta formacao e utilizacao dos diagramas e sua leitura adequada, chega-se a ordem crescente de energia dos eletrons nos niveis e subniveis de energia: 1s22s2 2p63s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 ...
Os Grupos:
Grupo 1 ¡V Hidrogenio e Metais alcalinos
ns1. Todos ocorrem como ions +1.
Grupo 2 ¡V Metais alcalinos terrosos ns2. Todos ocorrem como ions +2.
Grupos 3 a 12 ¡V Os Elementos de Transicao
Possuem o subnivel d, entre seus eletrons de valencia, por isso tambem chamados de "elementos do bloco d".
Grupos 3 a 12 ¡V Os Elementos de Transicao interna
Lantanideos e Actinideos. Tambem chamados de "elementos do bloco f".
K(1)
L(2)
M(3)
N(4)
O(5)
P(6)
Q(7)
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Os Transfermicos
Os elementos conhecidos a partir do 101 ate o 112, chamados de "elementos Transfermicos".
Grupo 13 - Familia do Boro
ns2 np1. Ocorrem principalmente como ions +3
Grupo 14 - Familia do carbono ns2 np2. Ocorrem principalmente como ions +4
Grupo 15 - Familia do Nitrogenio
ns2 np3. Ocorrem principalmente como ions - 3
Grupo 16 - Familia do Oxigenio (calcogenios)
ns2 np4. Ocorrem principalmente como ions - 2
Grupo 17 ¡V Familia do Fluor (Halogenios)
ns2 np5. Ocorrem principalmente como ions ¡V 1
Grupo 18 - Gases Nobres Configuracao eletronica ns2 np6 da camada mais externa os torna elementos inertes.
Os grupos eram divididos em A e B, sendo os grupos A(s,p) e os B(d,f); atualmente procura-se extinguir essa distincao de A e B.
1.4 ¡V Propriedades Periodicas e Aperiodicas
De um modo geral, muitas propriedades dos elementos quimicos variam periodicamente com o aumento de seus numeros atomicos: PROPRIEDADES PERIODICAS. Exemplos: densidade absoluta, o volume atomico, as temperaturas de fusao e as de ebulicao, raio atomico, etc.
Ha, contudo, algumas propriedades cujos valores so aumentam ou so diminuem com o numero atomico e que sao chamadas PROPRIEDADES APERIODICAS. Exemplos: A massa atomica e calor especifico do elemento no estado solido.
Propriedades Periodicas:
. Raio Atomico
Considerando que o atomo e uma esfera portanto ele possui um raio. Numa familia, os raios aumentam de cima para baixo. Num periodo, os raios diminuem da esquerda para a direita.
. Raios Ionicos
Os raios dos ions positivos (cations) sao sensivelmente menores que os raios dos atomos neutros correspondentes. Ja os ions negativos (anions) sao sensivelmente maiores que os atomos neutros correspondentes.
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raio ionico
. Volume Atomico
E o volume ocupado por 1 mol (6,02X1023 atomos) do elemento no estado solido. Numa familia, o volume atomico aumenta de acordo com o numero atomico.
Num periodo, com a maioria dos metais, o volume atomico acompanha o raio atomico; ja entre os nao-metais a variacao e oposta porque, nesses elementos, o ¢wespacamento¡ü entre os atomos passa a ser consideravel.
. Densidade Absoluta
Chama-se DENSIDADE ABSOLUTA (d) ou massa especifica de um elemento ao quociente entre sua massa (m) e seu volume (v). Portanto: d = m/v.
Numa familia, a densidade absoluta varia no mesmo sentido que o volume. Num periodo, a densidade absoluta varia no sentido oposto dos volumes atomicos.
. Pontos de Fusao e de Ebulicao
Ponto de Fusao (PF) e a temperatura S„» L; Ponto de Ebulicao (PE) e a temperatura L„» G.
Numa familia, a excecao dos metais alcalinos e alcalinos-terrosos, os pontos de fusao e de ebulicao crescem de cima para baixo e num periodo das extremidades para o centro.
. Potencial de Ionizacao
Para separar definitivamente um eletron de seu atomo, precisamos atingir esse nivel infinito. A essa transposicao corresponde um certo conteudo de energia, chamada energia de ionizacao.Temos o primeiro potencial de ionizacao, segundo potencial de ionizacao, terceiro potencial de ionizacao, etc.
Nas familias o potencial de ionizacao aumenta de baixo para cima e nos periodos da esquerda para a direita.
¡E Carga do nucleo atomico (numero atomico); ¡E Raio atomico; ¡E Efeito de blindagem; ¡E Repulsao entre os proprios eletrons.
. Afinidade Eletronica ou Eletroafinidade (so para ametais)
Para adicionar um eletron a um atomo neutro e necessario retirar-lhe energia. A essa energia da-se o nome de AFINIDADE ELETRONICA. Tambem temos segunda afinidade eletronica, terceira afinidade eletronica, etc.
Nas familias, a afinidade eletronica aumenta, em valor absoluto, de baixo para cima e nos periodos, da esquerda para a direita.
. Eletronegatividade
Mede a tendencia relativa que um atomo possui de atrair eletrons. Pauling criou uma escala. Ao elemento mais eletronegativo (o fluor) foi atribuida eletronegatividade 4,0.
Nas familias, a eletronegatividade aumenta de baixo para cima e nos periodos, da esquerda para a direita.
ƒ± Ordem: ¢wFui Ontem No Clube, Briguei I Sai Correndo¡ü
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Resumindo:
O esquema a seguir resume as principais propriedades periodicas para melhor memorizacao.
- Raio atomico
- Eletropositividade
- Carater metalico
- Densidade
- 1a En ionizacao
- Eletroafinidade
- Carater ametalico
- Eletronegatividade
- PF e PE
Exercicios:
Acerca de quimica, julgue os itens a seguir.
1. (CESPE ¡V 2006 PC/ES) O aumento do numero de elementos quimicos conhecidos levou a necessidade de organizacao desses elementos. Mendeleev propos uma metodologia para organizar os elementos quimicos na forma de uma tabela, que ficou conhecida como Tabela Periodica dos Elementos, com base na distribuicao eletronica de seus atomos.
2. (EsPCEx - 2003) O grafico abaixo representa, em seu eixo vertical, uma das propriedades periodicas dos elementos quimicos.
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O conjunto de setas que melhor representa a tendencia de crescimento do valor numerico
dessa propriedade na tabela periodica e o da figura
[A]
[B]
[C]
[D]
[E]
3. (EsPCEx - 2004) Em 1997, a WEA Music Brasil lancou o album Acustico do grupo
Titas. Uma das faixas desse album apresenta a musica Familia. O texto abaixo reproduz um
trecho da musica.
Familia, familia...
Papai, mamae, titia.
Familia, familia.
Almoca junto todo dia
Nunca perde essa mania
Estabelecendo um paralelo com a Quimica, pode-se dizer que o trecho citado esta
relacionado com o fato de os elementos:
[A] do mesmo periodo possuirem o mesmo numero de massa.
[B] do mesmo grupo apresentarem as mesmas propriedades fisicas.
[C] do mesmo periodo apresentarem o mesmo numero de eletrons de valencia.
[D] do mesmo grupo possuirem propriedades quimicas semelhantes.
[E] do mesmo grupo possuirem o mesmo numero de camadas.
4. (EsPCEx - 2008) Os elementos quimicos Be, Mg e Sr, de numeros atomicos 4, 12 e 38,
respectivamente, situam-se no grupo 2 da Tabela Periodica dos Elementos Quimicos.
Supondo-se as seguintes transformacoes:
Be(g) + E1 ¡÷ Be+ (g) + e-
Mg(g) + E2 ¡÷ Mg(g)
+ + e-
Sr(g) + E3 ¡÷ Sr+ (g) + e-
Sabendo-se que:
E1 representa o valor da primeira energia de ionizacao (1a E.I.) do atomo de Be;
E2 representa o valor da primeira energia de ionizacao (1a E.I.) do atomo de Mg;
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E3 representa o valor da primeira energia de ionizacao (1a E.I.) do atomo de Sr.
Pode-se afirmar que, ocorridas as transformacoes, a relacao entre os valores E1, E2 e E3 sera:
[A] E1 > E2 > E3
[B] E3 > E2 > E1
[C] E3 > E1 > E2
[D] E2 > E1 > E3
[E] E2 < E3 < E1
5. (EsPCEx - 2008) Analise as afirmacoes I, II e III referentes aos metais, cujas posicoes na Tabela Periodica estao representadas no esquema abaixo:
I) E frequentemente usado em lampadas incandescentes, tem elevado ponto de fusao e numero atomico igual 74.
II) E liquido nas condicoes ambiente (25o C e 1 atm) e utilizado em barometros, em lampadas especiais e em odontologia.
III) Possui numero atomico 22 e esta na familia 4 da Tabela Periodica. Algumas de suas utilizacoes podem ser assim exemplificadas: aplicacao de proteses em joelhos e quadris; colocacao de pinos para fixacao entre a mandibula e a protese dentaria.
Os metais descritos em I, II e III sao, respectivamente:
[A] tungstenio, mercurio e titanio.
[B] titanio, mercurio e tungstenio.
[C] tungstenio, titanio e mercurio.
[D] mercurio, tungstenio e titanio.
[E] titanio, tungstenio e mercurio.
6. Um atomo de um determinado elemento apresenta como subnivel mais energetico de um eletron, no estado fundamental, 5p3. O numero atomico deste elemento e sua posicao na tabela periodica e, respectivamente:
[A] 50, VA, 5o periodo
[B] 50, VB, 5o periodo
[C] 51, IIIA, 3o periodo
[D] 50, VA, 3o periodo
[E] 51, VA, 5o periodo
7. (Perito PCMG ¡V 2005) A organizacao dos atomos Ne, Na, P, Ar e K na ordem crescente da primeira energia de ionizacao e:
[A] Ne < Ar < P < Na < K
[B] Ar < Ne < K < Na < P
[C] K < P < Na < Ne < Ar
[D] Ne < K < Na < P < Ar
[E] K < Na < P < Ar < Ne
8. (Perito PCPE - 2006) Um corpo foi encontrado no porta-malas de um carro estacionado numa avenida a beira-mar. A analise de uma amostra da agua encontrada em um tubo de plastico localizado no bolso da bermuda da vitima confirmou a presenca dos ions: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, HCO3-, SO4-, Cl- e Br-. Tais ions sao os principais constituintes quimicos da agua do mar e reforcam a tese de que a vitima morreu afogada. Dentre as relacoes de especies apresentadas abaixo, qual apresenta os ions monoatomicos isoeletronicos do argonio em ordem crescente de raio ionico?
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[A] K+, Cl¡V e Ca2+
[B] Cl¡V, K+ e Ca2+
[C] Ca2+, K+ e Cl¡V
[D] Br -, Mg2+ e Na+
[E] Mg2+, Na+ e Br ¡V
9. (Perito PCPE-2006) Uma analise criminalistica em um laboratorio clandestino levou a identificacao da presenca tres elementos quimicos (1, 2 e 3) em um residuo amostral. Os elementos exibem as seguintes propriedades:
1. I ¡V alta afinidade eletronica;
2. II ¡V boa condutividade eletrica;
3. III ¡V baixa energia de ionizacao.
A sequencia dos elementos que exibem as propriedades relacionadas, na ordem 1, 2 e 3, e:
[A] Na, Au e Cl
[B] Cl, Cu e Na
[C] Na, Cu e K
[D] Br, Cl e K
[E] F, Pt e Cl
10. (UFPR-adaptada) Os elementos representados pelas configuracoes eletronicas I, II, III e IV pertencem, respectivamente, aos grupos da tabela periodica:
I) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
II) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10
III) 1s2 2s2 2p5
IV) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1.
a) 1, 11, 17, 3.
b) 1, 1, 17, 15.
c) 1,11, 15, 3.
d) 1,11, 15, 2.
e) 1, 1, 17, 13.
(CESPE ¡V 2011) A tabela periodica foi desenvolvida a partir da segunda metade do seculo XIX e permitiu sistematizar os conhecimentos sobre as propriedades dos elementos quimicos. Ao longo dos anos, diversas versoes foram formuladas, ate se chegar ao modelo atual, apresentado ao final desta prova objetiva.
Com relacao a estrutura atomica dos elementos quimicos, a tabela periodica e a construcao dessa tabela, julgue os itens que se seguem.
11. Os elementos quimicos pertencentes ao grupo dos halogenios caracterizam-se por serem os que apresentam as mais elevadas energia de ionizacao e eletronegatividade.
12. Dois atomos que apresentem o mesmo numero atomico mas diferentes numeros de neutrons sao elementos quimicos diferentes.
13. De acordo com a teoria das ligacoes de valencia, a maior parte dos gases nobres e capaz de formar compostos moleculares, uma vez que podem sofrer expansao da sua camada de valencia.
14. Nas primeiras versoes da tabela periodica, antes da descoberta da massa atomica, o ordenamento dos elementos era feito com base nos numeros atomicos.
15. Todos os elementos de um mesmo grupo da tabela periodica apresentam, na forma nao ionizada, o mesmo numero de eletrons de valencia.
16. O fluor apresenta raio atomico menor que o do nitrogenio.
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2 ¡V RADIOATIVIDADE
E a propriedade que os nucleos atomicos instaveis possuem de emitir particulas e
radiacoes eletromagneticas, para se transformarem em outros nucleos mais estaveis.
Alguns atomos, principalmente os de grande massa, se desintegram espontaneamente,
manifestando radioatividade.
Pierre Curie e Marie Curie, o casal Curie estudou a radioatividade dos sais de uranio.
Eles verificaram que todos os sais de uranio tinham a propriedade de impressionar chapas
fotograficas. Concluiram que o responsavel pelas emissoes era o uranio (U).
Fizeram muitas experiencias, extraindo e purificando o uranio (U) a partir do minerio
pechblenda (U3O).
Observaram que as impurezas eram mais radioativas do que o proprio uranio.
Separaram, em 1898, das impurezas, um novo elemento quimico, o Polonio (Po) em
homenagem a terra natal de Marie Curie, a Polonia. O Polonio e 400 vezes mais radioativo do
que o uranio.
Mais experimentos foram feitos pelo casal e foi descoberto outro elemento quimico, o
Radio (Ra), 900vezes mais radioativo que o uranio. Este elemento torna luninescente (azulado)
quando esta no escuro e torna fluorescente algumas substancias como ZnS, BaS, etc¡K
Os atomos dos elementos radioativos sao muito instaveis. Por este motivo, a
radioatividade se manifesta pela emissao de particulas do nucleo do atomo ou de radiacao
eletromagnetica.
Desintegracao ou Decaimento Nuclear:
Processo onde os nucleos instaveis emitem particula e ondas eletromagneticas para
conseguir estabilidade.
So e radioativo o elemento que tem seu nucleo instavel. A estabilidade do nucleo
atomico e determinada pelo numero de massa (A), ou seja, quantidade de protons mais
neutrons. A estabilidade so e rompida nos atomos com numero de massa muito grande. A
partir do polonio (Po-84), todos os elementos tem instabilidade. Ha alguns atomos mais leves
com nucleos instaveis, em proporcoes minimas. Sao os chamados isotopos radioativos ou
radioisotopos.
2.1 - Natureza das emissoes radioativas
As emissoes radioativas, quando submetidas a um campo eletrico ou magnetico,
apresentam tres comportamentos distintos:
- emissoes Ą
- emissoes ƒÒ
- emissoes ƒ×
Emissoes £\
Particulas formadas por 2 protons e 2 neutrons, que sao atirados do nucleo com
velocidade de 20.000 km/s
228 0 228
88 1 89 Ra ƒÒ Ac ƒ{ „_ ƒy
Apresentam:
. Maior inercia
. Menor poder penetrante nos corpos
. Maior poder ionizante sobre o ar
Emissoes £]
Sao eletrons atirados em altissima velocidade, entre 70.000 e 290.000 km/s.
0
1ƒÒ ƒ{
As emissoes ƒÒ sao mais penetrantes que as emissoes ƒÑ, chegando a atravessar
laminas de aluminio de 1 cm de espessura
Emissoes £^
Nao sao particulas, mas sim ondas eletromagneticas semelhantes a luz, com
velocidade proxima a 300.000 km/s.
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. Atravessa 20 cm no aco ou 5 cm no chumbo.
. Nao possui nem carga e nem massa
. Do ponto de vista fisiologico, estas emissoes representam o perigo maximo
2.2 - Leis da radioatividade
Lei de Soddy
Quando um nucleo radioativo emite um particula Ą, seu numero atomico diminui de 2
unidades e seu numero de massa diminui de 4 unidades.
4 4
2 2
A A
Z Z X ƒÑ Y ƒ{
ƒ{ „_ ƒy
235 4 231
92 2 90 U „_ ƒÑ ƒy Th
Lei de Soddy ¡V Farjans - Russel
Quando um nucleo radioativo emite um particula ƒÒ, seu numero atomico aumenta de 1
unidade e seu numero de massa nao se altera.
0
1 1
A A
Z Z X ƒÒ Y ƒ{ ƒy „_ ƒy
228 0 228
88 1 89 Ra ƒÒ Ac ƒ{ „_ ƒy
2.3 - Cinetica da desintegracao radioativa
Logo apos a descoberta da radioatividade, a observacao do fenomeno demonstrou que
se tratava de um fenomeno estatistico. Em outras palavras: nenhuma previsao de "quanto
tempo levara para desintegrar-se" pode ser feita para um determinado atomo, mas se
examinamos um numero grande de atomos, pode-se prever o numero de desintegracoes que
ocorrerao em certo intervalo de tempo. Esta previsao sera tanto mais proxima da realidade
quanto maior o numero de atomos na amostra.
Velocidade de desintegracao:
. Seja uma amostra radiativa possuindo n0 atomos iniciais.
Vamos supor que este elemento possa emitir particulas (£\) ou (£]) Cada particula
emitida sera contada como uma unidade de emissao.
. Ao fim de um tempo "t" teremos "n" atomos que ainda nao emitiram nenhuma particula.
. Entao, o numero de atomos que ja emitiram e: n0 - n.
. Chamemos de: £Gn = n ¡V n0 (diferenca entre o numero de atomos final e inicial)
Vi-se que "£Gn e sempre negativo".
. Sendo "£Gt" o tempo decorrido para que apareca a diferenca "£Gn" pode-se definir.
n
C
n
ƒ{ƒ´
ƒ­
A grandeza "v" e denominada velocidade de desintegracao.
Nota-se que sendo. "£Gn" sempre negativo, "v" sera tambem negativo. Isto quer dizer
que, na amostra, o numero de atomos esta diminuindo".
A emissao gama (ƒ×) nao altera nem o
numero atomico e nem o numero de massa.
O radio-226, por exemplo, se transforma em
radonio-222, emitindo radiacao gama e
tambem particulas alfa.
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Constante radioativa (C)
Verificado que a radiatividade e um fenomeno estatistico, entao, pode-se dizer que,
quanto maior o numero de atomos na amostra, maior sera a velocidade de desintegracao.
Para cada elemento, pode-se determinar uma constante, que relaciona o numero de
desintegracao com a velocidade de desintegracao.
Para o mesmo elemento teremos:
1 2
1 2
v v v
cte C
n n n
ƒ­ ƒ­ ƒ­ ƒ­ ƒ­ ƒ{
Entao, pode-se dizer:
v ƒ­ ƒ{C.n
(O sinal - e porque a velocidade tem sinal negativo, ou seja, vai diminuindo a quantidade de
atomos na amostra.)
. Significado fisico de C
Vimos que:
n
v
t
ƒ´
ƒ­
ƒ´
e v ƒ­ ƒ{C.n
Entao teremos:
.
n
C n
t
ƒ´
ƒ­ ƒ{
ƒ´
e
1
.
n
C
n t
ƒ{ƒ´
ƒ­
ƒ´
Como:
0 0 ƒ´n ƒ­ n ƒ{n „_ƒ{ƒ´n ƒ­ n ƒ{ n que e o numero de atomos desintegrados no tempo ¢w£Gt¡ü.
Temos como consequencia:
n
n
ƒ{ƒ´
¡÷ fracao de atomos de desintegrados
Quando £Gt = 1 unidade de tempo, entao, numericamente:
n
C
n
ƒ{ƒ´
ƒ­
Logo: ¢wC¡ü e a fracao de atomos desintegrados na unidade de tempo.
Vida media (Vm)
Calcula-se a vida media de um elemento radioativo. Sejam 5 atomos de radio que para
emitir particulas (£\) levaram:
Para esses cinco atomos a vida media e:
1000 2000 200 4000 850
5 m V
ƒy ƒy ƒy ƒy
ƒ­
Vm = 1610 anos
Na verdade, uma amostra radioativa, por menor que seja, tem um enorme numero de
atomos. Logo, a vida media e a media aritmetica do tempo de vida de todos os atomos do
isotopo. E como se fosse ¢wuma expectativa de vida¡ü do atomo.
.
0. C t n n eƒ{ ƒ­
Na pratica, a vida media e calculada a partir da constante radioativa, baseando-se num
dos axiomas da probabilidade.
Estatisticamente temos:
1
m V
C
ƒ­
Voltemos agora ao exame de uma amostra radiativa. O elemento radio tem constante:
Instituto Processus ¡V Sobradinho, Planaltina e Formosa 14
1 1
200
C horaƒ{ ƒ­
Isto quer dizer que,de cada 2300 atomos de radio, em 1 ano ,a probabilidade e de
ocorrer uma desintegracao.
Se
1
m V
C
ƒ­ entao, teremos Vm = 2300 anos.
Em outras palavras, numa amostra de radio em exame, ja existem atomos em
desintegracao e daqui a 5.000 anos ainda existirao atomos nao desintegrados nessa amostra,
mas a media de duracao sera de 2300 anos. Ou ainda, muitos atomos irao se desintegrar
muito antes de 2300 anos, muitos irao durar mais que 2300 anos, mas a mdia prevista e 2300
anos.
Periodo de semidesintegracao ou meia-vida ( 1
2
t )
Seja uma amostra com n0 atomos radiativos iniciais. Apos certo tempo, teremos n0/2
atomos nao desintegrados.
Definiremos esse tempo de " 1
2
t ", periodo de semidesintegracao.
Note-se que esse tempo, para que sejam desintegrados 50% dos atomos da amostra,
independe do numero global de atomos iniciais, desde que sejam amostras do mesmo
elemento, pois v = C.n (quanto mais atomos, maior sera a velocidade de desintegracao).
Se continuarmos observando a amostra inicial, e de se prever que, apos mais um
periodo, teremos uma desintegracao de mais 50% dos atomos restantes. Isto quer dizer que,
em relacao ao n0, teremos como atomos restantes apenas n0/4; apos um periodo, teremos
apenas n0/8 atomos e assim sucessivamente.
Na pratica, um atomo que produziu uma emissao continuara junto aos outros atomos.
Por questao de simplificacao didatica vamos, teoricamente, considerar excluidos da amostra os
atomos que ja produziram emissoes.
Dai na figura, aparecerem as amostras com uma diminuicao de atomos com o decorrer
dos periodos, pois estamos englobando apenas os atomos que ainda nao produziram
emissoes.
Para cada periodo " 1
2
t "que passa, teremos uma diminuicao de 50% da amostra, que
continuamente vai diminuindo, ate chegar a uma quantidade tao pequena, onde nao valem
mais as previsoes probabilisticas.
Passados "x" periodos, teremos genericamente "n" atomos restantes na amostra. Note
se que, se consideramos os numeros de atomos na amostra em intervalos de um periodo,
esses numeros constituem uma progressao geometrica (PG) de razao 1/2.
0
2x
n
n ƒ­ ("n" pode representar tambem a massa final de uma amostra radioativa).
Pode-se relacionar o numero de periodos com o tempo observado:
Periodos ----------------- Tempo
1 1
2
t
x t
1
2
t ƒ­ x.t
" 1
2
t " e o tempo correspondente a um periodo, expresso em anos, dias, horas, etc.
"x" e o numero de periodos transcorridos.
"t" i o tempo de observacao na mesma unidade de " 1
2
t ".
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Relacao entre vida media e periodo de semidesintegracao:
Entao, a formula geral sera:
.
0. C t n n eƒ{ ƒ­
Onde:
n0 -> numero de atomos ou massa inicial
n -> numero de atomos ou massa apos o tempo ¢wt¡ü
C -> constante radioativa
t -> tempo decorrido
Trata-se de uma funcao exponencial decrescente.
Facamos um grafico para relacionar o n com o tempo, representando alguns pontos
importantes como: 1 1
2
t , 2 1
2
t , 3 1
2
t , etc.
Entao: Quando t = 1
2
t
temos n = n0/2.
.
0. C t n n eƒ{ ƒ­
1
2
log 2 0,301
. 0,7
log 0,43
C t
e
ƒ­ ƒ­ ƒ­
comparando tem-se que
1
2
.
2
C t
e ƒ­
Usando logaritmo: 1
2
C.t .loge ƒ­ log 2
1
2
log 2 0,301
. 0,7
log 0,43
C t
e
ƒ­ ƒ­ ƒ­
2.4 - Fenomenos de fissao nuclear e fusao nuclear
Fissao Nuclear:
Em 1932, o fisico italiano Enrico Fermi observou que, quando os atomos sao
bombardeados por neutrons (entao descobertos por Chadwick), resultam atomos de nucleos
radioativos.
Em 1934, o mesmo cientista bombardeou o uranio (Z=92) com neutrons, obtendo
atomos radiativos. Ele imaginou que fossem atomos com numero atomico maior que 92, ou
seja, um elemento "transuranico" . Nao conseguiu, no entanto, esclarecer o fenomeno de um
modo completo.
Otto Hahn e Strassmann repetiram o bombardeamento do uranio com neutrons em
1938 e constataram a presenca de atomos de bario como produtos da experiencia.
No mesmo ano, Lise Meitner e Frisck conseguem, entao, interpretar a referida
experiencia.
O atomo de uranio-235, recebendo um "tiro" de neutron, divide-se, produzindo dois
novos atomos radiativos acompanhados de alguns neutrons.
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Como se ve, bombardeando-se o uranio natural com neutrons nao se produzira reacao
em cadeia, pois, provavelmente, nas vizinhancas do U-235 encontraremos atomos de U-238
(99,3%) que irao absorver os neutrons resultantes da fissao.
O tempo gasto para ocorrer a fissao de 2 atomos consecutivos (isto e, um atomo
fissiona, emite neutrons e a seguir um deles cinde o atomo vizinho) depende da velocidade do
neutron inicial, mas varia em torno de 10-12 a 10-5 segundos. Portanto, apos a primeira fissao,
imediatamente, teremos uma multidao de atomos se desintegrando. Isto e reacao em cadeia
mas, possivel apenas com material fissionavel puro (U-235).
Os Estados Unidos haviam entrado na 2a Grande Guerra, apos o bombardeio de Pearl
Harbor. Albert Einstein e Alexandre Sachs conseguem convencer o presidente Roosevelt de
que os EUA tinham condicoes de produzir uma bomba de assombrosa potencia,capaz de
acabar rapidamente a guerra.
Era, no entanto, necessario um fabuloso investimento a fim de poder separar material
fissionavel. Nessa epoca ficou descoberto que o Plutonio-239 obtido do Uranio-238 tambem
era material fissionavel, de potencia ate maior que o U-235.
Uma espantosa usina foi montada em Oak Ridge (Tennessee) e foram realizadas
diferentes tentativas para se obter material fissionavel.
Fusao Nuclear:
O sol e uma fonte energetica que continuamente irradia energia. Mas, a energia nao e
criada! De onde o sol consegue tanta energia?
A explicacao plausivel e que, no sol, materia transforma-se em energia. Por isso, o sol a todo
instante torna-se um pouco mais leve, perdendo cerca de milhares de toneladas de materia por
segundo.
Admite-se, que na superficie solar, a temperatura seja de alguns milhoes de graus
Celsius e que ai ocorre a sintese do gas helio a partir de hidrogenio, com libertacao de
positrons, neutrinos e tremenda quantidade de energia em forma de radiacoes
eletromagneticas que se propagam pelo Universo.
Quatro atomos de hidrogenio sofrem uma fusao, originando o nucleo de helio.
Neste processo, os produtos apresentam massa menor que a massa total dos atomos
de hidrogenio. A energia libertada equivale "a transformacao de massa -> energia segundo a
equacao de Einstein:
Energia = £Gm.c2
"c" - velocidade da luz no vacuo.
Para ressaltar um fato historico importante, falemos na descoberta do gas helio.
Durante um eclipse, foi observado no espectro solar o apare cimento de uma nova
"linha" de absorcao. Nao se conhecia, ainda, nenhum elemento capaz de produzir a referida
absorcao. Foi entao pro posta a existencia de um novo elemento, que deveria estar sendo
"criado" no sol e, dai, o nome sugerido foi Helio (Helium = sol). Mais tarde, o gas helio foi
descoberto como um componente minimo do ar atmosferico.
Pensou-se em sintetizar o helio a partir de hidrogenio, aqui na Terra.
Evidentemente faltavam condicoes energeticas, ou seja, a elevadissima temperatura.
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Estima-se que a temperatura da superficie solar seja aproximadamente de 40 milhoes
de ¢XC.
Os cientistas conseguiram sintetizar o helio a partir de isotopos pesados de hidrogenio.
Utilizando-se deuterio (nucleo com 1 proton + 1 neutron) e triterio (nucleo com 1 proton
+ 2 neutrons) e ainda fontes de elevadissima temperatura conseguiu-se sintetizar o helio.
O deuterio ocorre na natureza em proporcoes minimas, ja dissemos que e o
componente da agua pesada encontrada em minimas proporcoes nos fundos dos oceanos, ja
que a densidade da agua pesada e maior que a da agua comum.
A reacao liberta assombrosa quantidade de energia, muito maior que numa fissao
nuclear.
A principio nao se conseguia obter a elevada temperatura, que seria da ordem de
dezenas de milhares de graus Celsius.
A bomba-H utiliza a fissao nuclear como fonte energetica para provocar a reacao entre
deuterio e triterio. Portanto, a Bomba-A serve como "espoleta" da bomba-H.
A potencia das bombas de hidrogenio e milhares de vezes a de uma bomba de fissao.
As ultimas bombas de hidrogenio detonadas com carater experimental tinham potencias
proximas a 100 Megatons (1 megaton = 1.000 kilotons = 1.000.000 de toneladas de T.N.T.).
A bomba-H tambem espalha poeira radiativa por causa dos produtos radiativos da
fissao do U-235.
Existe atualmente uma Comissao Internacional de Energia Atomica cuja finalidade,
alem de outras, e a de controlar as experiencias nucleares, a fim de evitar a contaminacao da
atmosfera com materiais radiativos.
2.5 - Riscos e aplicacoes das reacoes nucleares
Os fenomenos relacionados a transformacoes no nucleo dos atomos, coletivamente
denominados radioatividade, nao tem apenas utilizacao danosas. Seja na pesquisa cientifica,
na industria, nas aplicacoes no diagnostico de doencas e na terapia de cancer sao de
significativa importancia. Alguns paises sofreriam prejuizos irreparaveis se, subitamente,
fossem privados da energia eletrica proveniente de suas usinas termonucleares.
Provavelmente voce ja viu e ouviu muitas noticias envolvendo radioatividade e energia nuclear.
Sao, sem duvida, temas polemicos. Para entendermos essas noticias, e tambem para
podermos nos posicionar com clareza, como cidadaos, diante das polemicas questoes
suscitadas por elas, e conveniente que tenhamos conhecimento cientifico a respeito desses
temas. Assim, a meta desta parte e dar a voce um minimo de informacoes acerca da
radioatividade e da energia nuclear.
Riscos do lixo nuclear:
O triterio e obtido
artificialmente, sendo um atomo
radiativo.
Pode-se obter o triterio,
bombardeando litio com neutrons
Com a descoberta da
fissao nuclear, a detonacao de
uma bomba atomica (bomba-A)
possibilitou a fusao do deuterio e
triterio. Esta fusao e realizada na
Bomba-H (Bomba de Hidrogenio).
A potencia dessas
bombas e milhares de vezes
superior a das bombas atomicas
da 2a Grande Guerra.
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O grande problema da obtencao de energia nuclear a partir do processo de fissao e a radioatividade residual dos produtos resultantes do processo. Nas usinas nucleares, o maior custo esta ligado ao descarte do lixo nuclear. Um dos procedimentos utilizados para esse fim e confinar os residuos em compartimentos blindados e reforcados, para, apos um periodo de cinco anos de resfriamento na piscina do reator, sepulta-los em .bunkers¡¥ de concreto. Outro procedimento e confinar o lixo em depositos geologicos profundos, mas a propria movimentacao da crosta terrestre, assim como descuidos eventuais podem trazer consequencias extremamente graves, como a contaminacao de lencois freaticos que abastecem de agua os centros urbanos. A solucao definitiva da questao ainda esta longe de ser alcancada.
Riscos biologicos:
Exercicios:
(CESPE/2011 ¡V PCES) Julgue o seguinte item
1. A radiacao gama emitida por metais radioativos e formada de moleculas com alta energia e, portanto, de alto poder de penetracao. Varios metais dissolvidos na agua potavel emitem essa radiacao.
2. (PC-RJ/2008) Em relacao as informacoes a respeito das radiacoes nucleares, analise as afirmativas a seguir.
I O numero atomico de um radionuclideo emissor £]¡V aumenta em uma unidade
II O numero atomico de um radionuclideo que emite radiacao alfa £\ diminui em duas unidades
III O numero de massa de um radionuclideo que emite radiacao beta £]+ nao se altera
Assinale:
[A] se apenas a afirmativa II estiver correta.
[B] se apenas as afirmativas I e III estiverem corretas.
[C] se apenas as afirmativas II e III estiverem corretas.
[D] se todas as afirmativas estiverem corretas.
[E] se apenas as afirmativas I e II estiverem corretas.
3. (PC/RO ¡V 2009) O radionuclideo Iodo131 tem o tempo de meia-vida de oito dias, alcanca, em condicoes normais, 12.5% do teor inicial administrado no intervalo de tempo de:
[A] 32 dias.
[B] 64 dias.
Ao atravessar tecidos biologicos, as particulas radioativas provocam a ionizacao de moleculas existentes nas celulas. Essa ionizacao pode conduzir a reacoes quimicas anormais e a destruicao da celula ou alteracao das suas funcoes. Isso e particularmente preocupante no caso de lesoes no material genetico, o que pode causar uma reproducao celular descontrolada, provocando o cancer.
Alteracoes do material genetico das celulas reprodutivas (espermatozoide e ovulo) podem causar doencas hereditarias nos filhos que o individuo possa a vir gerar. Os raios £^ sao geralmente os mais perigosos, em virtude de seu elevado poder de penetracao.¡ü
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[C] 04 dias.
[D] 16 dias.
[E] 24 dias.
4. (PC/CE ¡V 2005) O nucleo do atomo de carbono 14 apresenta atividade radioativa. Um grama
de fossil de madeira produziu 7.900 desintegracoes por segundo de carbono 14. Um grama da
mesma madeira recem cortada, apresentou 18.400 desintegracoes por segundo. Sabendo-se
que a meia vida do carbono 14 e de 5.600 anos, e correto afirmar que a idade do fossil e
aproximadamente:
[A] 2.500 anos
[B] 5.600 anos
[C] 6.800 anos
[D] 10.000 anos
Com relacao a conceitos de quimica, julgue o item seguinte.
5. (CESPE ¡V 2006 Perito PC/ES) A radioatividade e um processo artificial, nao sendo, portanto,
encontrada na natureza.
(CESPE ¡V 2010 IBRAM-DF) Em 1987, o Brasil foi palco de um acidente radioativo, quando
uma amostra de cesio-137, removida de um aparelho de radioterapia abandonado, foi
manipulada inadvertidamente pela populacao. Acerca de acidentes com material radioativo e
do decaimento radioativo do cesio-137, julgue os itens que se seguem.
6. Ao sofrer decaimento £], o cesio-137 transforma-se no bario-137.
7. O tempo t necessario para que a massa de cesio-137 radioativo decaia a um decimo do
valor inicial pode ser corretamente calculado pela expressao, em 1 2
ln10
.
ln 2
t ƒ­ t representa o
tempo de meia-vida do cesio-137.
8. Chumbo e camadas espessas de concreto sao usualmente empregados na blindagem de
materiais contaminados em acidentes radioativos.
9. Os raios £\, £] e emitidos por materiais radioativos tem elevado poder ionizante e, por isso,
podem causar o desenvolvimento de cancer em seres vivos expostos a radiacao.
10. (CESPE ¡V 2004 Perito PF) Se duas fontes radioativas, emissoras de radiacao £\ e ,
tiverem a mesma atividade, e correto inferir que a blindagem para as particulas £\ deve ser mais
espessa que para a radiacao , porque os efeitos biologicos das particulas £\ sao mais
intensas.
(CESPE ¡V 2008 CFO/PMDF) A experiencia mostra que uma substancia radioativa se
decompoe a taxa proporcional a massa presente dessa substancia.
Iniciando-se com uma massa igual a Y0 g no instante t = 0, a funcao Y(t) = Y0 e-kt
descreve a
quantidade, em gramas, de uma substancia radioativa presente no instante t > 0. A constante k
e um numero real positivo conhecido para varias substancias radioativas: por exemplo, para o
radio, k e aproximadamente igual a 1,4 ¡Ñ 10-11
s-1. O instante em que 50% da quantidade inicial
da substancia radioativa desapareceram e denominado meia-vida da substancia.
Com relacao a essas informacoes e a modelos exponenciais e logaritmicos, julgue os itens a
seguir.
11. A meia-vida T de uma substancia radioativa pode ser expressa, em funcao da constante k,
por 1 2
ln10
.
ln 2
t ƒ­ t
12. Se Y1 = Y(t1) e Y2 = Y(t2) sao as quantidades de uma substancia radioativa presentes em
dois instantes t1 e t2, entao a meia-vida T dessa substancia pode ser expressa por 2 1
1
2
.ln 2
ln
t t
Y
Y
ƒ{
13. (FUVEST ¡V 2009) Em 1995, o elemento de numero atomico 111 foi sintetizado pela
transformacao nuclear:
64 209 272
28 83 111 Ni ƒy Bi „_Rg ƒy neutron
Esse novo elemento, representado por Rg, e instavel.
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Sofre decaimento:
272 268 264 260 256 252
111 109 107 105 103 101 Rg „_Mt „_Bh „_Db „_Lr „_Md
Nesse decaimento, liberam-se apenas:
[A] neutrons.
[B] protons.
[C] particulas alfa e particulas beta.
[D] particulas alfa.
[E] particulas beta.
14. (UEG ¡V 2004 CFO/PMGO) De vilao a mocinho! Assim pode ser considerado o fenomeno da
radioatividade. As radiacoes podem causar serios danos biologicos. Produzem e sao
causadoras de leucemia e de cancer. Entretanto, em doses controladas, a radiacao utilizada
para combater e, em alguns casos, eliminar essas doencas. Considerando-se a cinetica das
emissoes radioativas, se a massa de um isotopo radioativo se reduz, depois de um ano, a
12,5% do valor inicial, e considerando-se que um ano tem exatamente 12 meses, entao a
meia-vida desse isotopo e:
[A] 8 meses.
[B] 6 meses.
[C] 4 meses.
[D] 3 meses.
[D] 2 meses.
15. (CESPE ¡V 2008) Acerca de radioatividade, assinale a opcao correta.
[A] A equacao abaixo representa uma reacao nuclear de fissao.
P V Q ƒ­Q
[B] A radioatividade e caracterizada como fenomeno artificial.
[C] A radioatividade e provocada por radiacoes emitidas pelos atomos excitados que
correspondem a energia emitida pelos eletrons ao retornarem a niveis energeticos mais baixos.
[D] Considerando que Z representa o numero atomico e M, a massa atomica, e correto afirmar
que a emissao por um nuclideo de uma particula alfa e representada por 4
2
M M
Z Z A „_B ƒyƒÑ
16. (CESPE ¡V 2008) Sabendo que o tempo de meia-vida do tritio (T) e de 12 anos e que
3 3 0
1 2 1 T He ƒÒ ƒ{ „_ ƒy , e correto concluir que o tempo necessario para que uma amostra de 20 mg
de tritio seja reduzida a 2,5 mg, desconsiderando-se a massa de He formada, e de
[A] 12 anos.
[B] 24 anos.
[C] 36 anos.
[D] 48 anos.
__
3 ¡V LIGACOES QUIMICAS
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Ao longo do seculo XIX, enquanto se formulava a teoria atomica, sucederam-se com maior ou menor grau de acerto suposicoes sobre a natureza das forcas que mantem unidos os atomos nos compostos quimicos. Uma das hipoteses mais aceitas foi a de Berzelius, segundo a qual as combinacoes quimicas obedecem ao principio da atracao entre cargas eletricas de sinais opostos.
As ligacoes quimicas entre dois atomos se estabelecem quando a forca de uniao entre eles e suficiente para dar origem a um agregado estavel, que pode ser considerado como especie molecular independente. Apenas os gases nobres ou inertes -- helio, argonio, neonio, criptonio e xenonio -- e os metais em estado gasoso apresentam estrutura interna configurada por atomos isolados. As demais substancias quimicas puras se constituem de mais de um atomo do mesmo elemento quimico (substancias simples, como o oxigenio, de formula molecular O2) ou de atomos de elementos quimicos diferentes (substancias compostas, como a agua, de formula molecular H2O, com dois atomos de hidrogenio e um de oxigenio). A quantidade de ligacoes que o atomo de um elemento pode efetuar simultaneamente expressa sua capacidade de se combinar, tambem chamada valencia. Cada elemento apresenta, normalmente, um numero fixo e limitado de valencias.
Distinguem-se varios tipos de ligacoes quimicas: eletrovalente (ou ionica), covalente, metalica e a ligacao que se estabelece por ponte de hidrogenio. Segundo a teoria do octeto, enunciada pelo cientista americano Gilbert Newton Lewis, os atomos ao se combinarem tendem a assumir a estrutura eletronica do gas nobre que lhe e mais proximo na tabela periodica. As ligacoes quimicas sao, portanto, a solucao para uma configuracao eletronica estavel.
A diferenca entre as quantidades de energia necessarias para arrancar um eletron de um atomo desempenha papel fundamental na constituicao das ligacoes quimicas. Nos metais alcalinos, essa energia e minima. Os elementos desse grupo apresentam, portanto, grande reatividade, ou seja, unem-se facilmente a outros elementos. Ja os gases nobres, em que essa energia e maxima, apresentam grande dificuldade para formar combinacoes, motivo por que sao chamados gases inertes.
Teoria do octeto
Na natureza, todos os sistemas tendem a adquirir a maior estabilidade possivel. Os atomos ligam-se uns aos outros para aumentar a sua estabilidade. Os gases nobres sao as unicas substancias formadas por atomos isolados.
Conclusao: os atomos dos gases nobres sao os unicos estaveis.
Os atomos dos gases nobres sao os unicos que possuem a camada da valencia completa, isto e, com oito eletrons (ou dois, no caso da camada K).
Conclusao: a saturacao da camada da valencia com oito eletrons (ou dois, no caso da camada K) aumenta a estabilidade do atomo.
A configuracao eletronica com a camada da valencia completa e chamada configuracao estavel. Os atomos dos gases nobres sao os unicos que ja tem a camada da valencia completa.
Teoria do octeto - Os atomos dos elementos ligam-se uns aos outros na tentativa de completar a camada da valencia de seus atomos. Isso pode ser conseguido de diversas maneiras, dando origem a diversos tipos de ligacoes quimicas.
3.1 ¡V Ligacoes ionicas, covalentes e metalicas
Ligacoes Ionicas:
Ligacao ionica ou eletrovalente e a atracao eletrostatica entre ions de cargas opostas num reticulo cristalino. Esses ions formam-se pela transferencia de eletrons dos atomos de um elemento para os atomos de outro elemento.
Para se formar uma ligacao ionica, e necessario que os atomos de um dos elementos tenham tendencia a ceder eletrons e os atomos do outro elemento tenham tendencia a receber eletrons.
Quando os atomos de dois elementos A e B tem ambos tendencia a ceder ou a receber eletrons, nao pode se formar uma ligacao ionica entre eles.
Os atomos com tendencia a ceder eletrons apresentam um, dois ou tres eletrons na camada da valencia; sao todos atomos de metais, com excecao dos atomos de H e He. Os atomos com tendencia a receber eletrons apresentam quatro, cinco, seis e sete eletrons na camada da valencia; sao os atomos dos nao-metais e do H.
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Uma ligacao ionica forma-se entre um metal e um nao-metal ou entre um metal e o H. Os eletrons sao transferidos dos atomos dos metais para os dos nao-metais ou do H.
Os atomos dos metais, cedendo eletrons, transformam-se em ions positivos ou cations, e os atomos dos nao-metais ou do H, recebendo eletrons, transformam-se em ions negativos ou anions.
Consideremos os atomos de Sodio e Cloro no estado fundamental:
11Na0: 1s2 2s2 2p6 3s1 e 17Cl0 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
K=2 L=8 M=1 K=2 L=8 M=7
. Para completar o octeto o Sodio (Na) doa seu eletron mais externo;
. Para completar o octeto o Cloro (Cl) recebe o eletron, doado pelo Sodio;
. Formam-se ions que se atraem (ligam);
. As ligacoes ionicas ocorrem sempre entre um Metal (doador) e um nao-metal ou Hidrogenio (receptor de eletrons);
. REPRESENTACAO DE LEWIS: e a forma de representacao mais utilizada para ligacoes ionicas.
Macete: Ligacao Ionica ocorre entre cations e anions LI = Ca+ + An- ƒÌ
¡¨LI que Cation perde e Anion ganha¡¨
Ligacoes Covalentes:
Quando dois atomos compartilham um par de eletrons praticamente da mesma maneira, produz-se entre os dois uma ligacao covalente. Essa uniao, que se verifica entre atomos de natureza semelhante, e a mais comum nos compostos organicos. Tambem formam ligacao covalente as moleculas diatomicas de grande estabilidade do oxigenio, nitrogenio, hidrogenio, fluor e cloro.
. Consideremos dois atomos de Hidrogenio no estado fundamental:
1H „» 1s1 e 1H „» 1s1
Por apresentarem apenas um unico eletron, ambos os atomos ¢wcompartilham¡ü esse eletron. A dupla compartilhada passa a ¢wservir¡ü a estabilizacao da molecula de Hidrogenio gasoso.
H * * H ƒÌ H 2 (g)
. Consideremos um atomo de Hidrogenio no estado fundamental em ligacao com um atomo de Cloro:
1H „» 1s1 e 17Cl „» 1s2 2s2 2p5
H * * Cl ƒÌ HCl (g)
Macete: Ligacoes Covalentes ocorrem com compartilhamento de eletrons. LCO = Comp ƒÌ
¡¨¡¦LouCOs se Compreendem¡¨
Obs.: Ligacao dativa ou coordenada e um par de eletrons compartilhado por dois atomos, no qual os dois eletrons sao fornecidos apenas por um dos atomos participantes da ligacao. Forma-se quando um dos atomos ja tem o seu octeto completo e o outro ainda nao.
Ligacoes Metalicas (Mar de eletrons):
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Ligacao metalica e constituida pelos eletrons livres que ficam entre os cations dos
metais (modelo do gas eletronico ou do mar de eletrons). Os metais sao constituidos por seus
cations mergulhados em um mar de eletrons.
A ligacao metalica explica a condutividade eletrica, a maleabilidade, a ductilidade e
outras propriedades dos metais.
. No estado solido, metais e semi-metais agrupam-se de uma forma geometrica ordenada
dando origem aos reticulos cristalinos.
Obs.: 1. A liberdade dos eletrons explica a alta condutividade eletrica nos metais;
Formulas eletronicas e estruturais:
Estruturas de Lewis ou formulas eletronicas sao representacoes dos pares de eletrons das
ligacoes covalentes entre todos os atomos da molecula, bem como dos eletrons das camadas
da valencia que nao participam das ligacoes covalentes.
Estruturas de Couper ou formulas estruturais planas sao representacoes, por tracos de
uniao, de todas as ligacoes covalentes entre todos os atomos da molecula.
Simples ligacao e uma ligacao covalente entre dois atomos (A - B).
Ligacao dupla sao duas ligacoes covalentes entre dois atomos (A = B).
Ligacao tripla sao tres ligacoes covalentes entre dois atomos (A „k B).
Por exemplo, veja como chegar a formula estrutural do acido sulfurico (H2SO4 ¡V formula
molecular).
eletronica
Perceba as ligacoes covalente de dois tipos: normal (por ser composta por 1 (um) eletron de
cada atomo, como entre os H e os O); e coordenada ou dativa (o par compartilhado e originario
de somente 1 (um) dos atomos, como no caso dos S e dos O).
Para chegarmos a formula estrutural a partir da eletronica e facil, basta representar cada par
compartilhado por um traco (¢w) e nos casos das dativas por uma seta saindo do elemento que
¢wdoa¡ü o par para a dupla (¡÷)
3.2 - Ligacoes intra e intermoleculares
As ligacoes intramoleculares sao as ligacoes ionicas, covalentes e metalicas, pois
ocorrem dentro da molecula.
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As ligacoes intermoleculares ocorrem entre as moleculas. Surgem de uma atracao eletrostatica entre nuvens de eletrons e nucleos atomicos. Sao fracas, se comparadas as ligacoes covalentes ou ionicas.
As forcas de van der Waals, como tambem sao conhecidas as forcas intermoleculares, podem surgir de 3 fontes. Em primeiro, as moleculas de alguns materiais, embora eletricamente neutras, podem possuir um dipolo eletrico permanente. Devido a alguma distorcao na distribuicao da carga eletrica, um lado da molecula e ligeiramente mais "positivo" e o outro e ligeiramente mais "negativo". A tendencia e destas moleculas se alinharem, e interagirem umas com as outras, por atracao eletrostatica entre os dipolos opostos. Esta interacao e chamada de dipolo-dipolo.
Podemos verificar que os compostos mantem caracteristicas peculiares de acordo com o tipo de ligacao envolvida entre seus atomos. Vejamos a seguinte comparacao.
Comparativamente:
composto ionico composto molecular
Ponte de estrutura metalica
Geometria Molecular
As moleculas formadas pelas ligacoes covalentes tem uma estrutura tridimensional. Algumas poucas moleculas sao lineares ou trigonais planas, que podem ser consideradas planas ate certo ponto, embora tenham estrutura tridimensional (espacial). As moleculas sao geometricamente de um dos seguintes tipos:
Extraido do livro de ¢wUsberco & Salvador ¡V Vol Unico¡ü
Podemos, alem dos exemplos acima, verificar algumas moleculas bipiramides trigonais & octaedricas; veja os exemplos:
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Os pares de eletrons ligantes e nao-ligantes influenciam na geometria. Analisando as moleculas de agua, onde o oxigenio possui dois pares de eletrons livres que ocupariam os vertices de um tetraedro virtual.
Polaridade das Moleculas
O estudo da Tabela Periodica nos mostrou que alguns elementos atraem e outros repelem eletrons com maior intensidade que os outros. A esse fenomeno chamamos Eletronegatividade (capacidade de um atomo atrair para sua eletrosfera um par de eletrons compartilhado com outro).
Essa ordem de forca leva-nos a investigar a polaridade molecular. O atomo mais eletronegativo atrai mais fortemente a nuvem eletronica do par compartilhado para junto de si. Nisso tem-se a formacao de polos eletronicos (£_+ e £_-) conforme a nuvem esteja mais afastada ou mais proxima ao atomo em questao.
Veja o Caso do HCl:
. .
H . . Cl . ., o par fica mais proximo do
. .
Cloro (mais eletronegativo) e temos entao
Ligacoes Polares e Apolares
Conforme a diferenca de eletronegatividade entre os atomos e a geometria da molecula teremos a molecula polar ou nao.
A soma de vetores (momentos polares) sendo nula, nos leva a uma molecula apolar, mesmo que as ligacoes sejam polares.
Ex.: CO2 ;
Sendo o oxigenio mais eletronegatividade, ele atrai as nuvens e forma os polos negativos (£_-).
£_- 2 £_+ £_+
O = C = O ,
mas a soma dos vetores (¡÷¡ö) e nula (imagine um cabo de guerra), logo a molecula e apolar.
Ja no caso da agua (H2O):
O
H H os vetores se somam e a molecula e polar.
Vetor soma
Experimente atrair um filete de agua com bastao eletrizado e comprove sua polaridade.
Linus Pauling, lembra dele? Criou uma tabela com valores relativos de eletronegatividade, e, a diferenca de eletronegatividade numa molecula pode caracterizar aquela molecula como polar ou nao.
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Tabela de eletronegatividades de Pauling
Exemplo de aplicacao:
1) molecula de Cl2
Cl - Cl
£G = 3,0 ¡V 3,0 .: £G = Zero ! (Apolar)
2) molecula de HCl
H - Cl
£G = 2,1 ¡V 3,0 .: £G = 0,9 (Polar)
A regra e: Polar: £G = zero; Apolar: £G ¡Ú zero.
Forcas Intermoleculares
Ligacoes Intermoleculares sao as formas pelas quais as moleculas se unem entre si. Podem ser Dipolo Induzido (ou de London), Dipolo Permanente (ou dipolo-dipolo) e Pontes de Hidrogenio.
. Dipolo induzido:
Sao fracas e aparecem em moleculas apolares. Nesse tipo de atracao entre moleculas tem-se uma distorcao das nuvens eletronicas em determinado instante, causando influencia em nuvens vizinhas e mantendo a uniao entre as moleculas. Por exemplo, gases como O2, N2, CH4, CO2, etc. sao unidos por esse tipo de interacao intermolecular.
Induzido
. Dipolo Permanente:
Ocorre entre moleculas polares e e semelhante a atracao ionica, porem com bem menos intensidade. As nuvens eletronicas se direcionam permanentemente de forma a haver atracao positivo/negativo.
Permanente
Exemplos: HCl, HBr, CO, H2S, SO2.
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. Ponte de Hidrogenio:
Sao ligacoes de relativa forca que ocorrem entre o Hidrogenio e um dos atomos F, O ou N. Na realidade e um caso particular de ligacao dipolo-dipolo. E explicativa para a tensao superficial alta da agua. Por isso o mosquito anda sobre a agua e a superficie da agua nao congela exterminando seres marinhos nos polos.
Isso tambem influencia os PF/PE e solubilidade da agua.
Pontes de Hidrogenio
Exercicios:
1. (EsPCEx/2002) Uma interessante propriedade da agua (H2O) e o fato de ela ser, em sua maior parte, um liquido a temperatura ambiente, e apresentar um ponto de ebulicao (P.E) em torno de 100oC. Este valor e bastante elevado quando comparado aos P.E de substancias de composicao similar a agua, formadas por elementos do grupo VI A, como o H2S, o H2Se e o H2Te, que normalmente sao gases a temperatura ambiente.
Essa diferenca no valor do P.E da agua em relacao ao P.E das demais substancias deve-se a existencia de interacoes do tipo
[A] ponte de hidrogenio na agua.
[B] ¢wdipolo-dipolo induzido¡ü na agua.
[C] ponte de hidrogenio no H2S, no H2Se e no H2Te.
[D] forcas de London na agua.
[E] ¢wdipolo induzido-ponte de hidrogenio¡ü no H2S, no H2Se e no H2Te.
2. (EsPCEx/2002) Sabendo-se que o dioxido de carbono e uma substancia apolar, podemos afirmar que isso se deve ao fato de as ligacoes intramoleculares entre seus atomos serem, exclusivamente.
[A] covalentes apolares, exclusivamente.
[B] covalentes polares, exclusivamente.
[C] covalentes apolares, mas a soma vetorial dos momentos dipolares das ligacoes ser diferente de zero.
[D] covalentes polares, mas a soma vetorial dos momentos dipolares das ligacoes ser igual a zero.
[E] covalentes bipolares.
3. (EsPCEx/2004) As variadas maneiras pelas quais os diferentes atomos se ligam permitem a formacao dos milhoes de substancias quimicas, que se comportam distintamente quanto a conducao de calor e eletricidade.
A tabela abaixo mostra o comportamento de tres substancias A, B e C, quanto a conducao da corrente eletrica.
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E correto afirmar que o tipo de ligacao existente em cada uma dessas substancias A, B e C,
respectivamente, e:
[A] metalica, covalente apolar e ionica
[B] ionica, metalica e covalente polar.
[C] covalente apolar, metalica e ionica.
[D] ionica, covalente polar e metalica.
[E] metalica, ionica e covalente polar.
4. (EsPCEx/2008) Os tipos de ligacoes quimicas existentes nas substancias cloreto de sodio
(NaCl), gas cloro (Cl2) e agua (H2O) sao, respectivamente:
[A] ionica, covalente apolar e covalente polar
[B] ionica, covalente polar e covalente apolar
[C] ionica, covalente apolar e covalente apolar
[D] covalente apolar, ionica e covalente polar
[E] covalente polar, ionica e covalente apolar
5. (EsPCEx/2008) Dado o quadro abaixo:
A alternativa que relaciona corretamente a molecula da substancia, a polaridade dessa
molecula, a forma geometrica dessa molecula e o tipo de forca intermolecular dessa
substancia, nessa ordem, e:
[A] CO2, apolar, linear e dipolo permanente-dipolo permanente.
[B] H2O, polar, linear e ligacoes de hidrogenio.
[C] NH3, polar, piramidal e ligacoes de hidrogenio.
[D] CCl4, apolar, tetraedrica e ligacoes de hidrogenio.
[E] I2, polar, angular e dipolo induzido-dipolo induzido.
6. (ITA/97) Sobre a temperatura de ebulicao de um liquido sao feitas as afirmacoes:
I. Aumenta com o aumento da forca da ligacao quimica intramolecular.
II. Aumenta com o aumento da forca da ligacao quimica intermolecular.
III. Aumenta com o aumento da pressao exercida sobre o liquido.
IV. Aumenta com o aumento da quantidade de solido dissolvido.
Estao corretas:
[A] Apenas I e II
[B] Apenas I e IV
[C] Apenas III e IV
[D] Apenas II, III e IV
[E] Todas
7. (CESPE/2010) A amonia (NH3) e amplamente utilizada para a producao de fertilizantes.
Considerando-se o modelo de repulsao de pares eletronicos e que Z(H) = 1 e Z(N) = 7, concluise
que a geometria da molecula de amonia e
[A] piramidal trigonal.
[B] trigonal plana.
[C] angular.
[D] tetraedrica.
8. (CESPE/2010) A ureia (H2N¡VCO¡VNH2) e um composto utilizado na fabricacao de plasticos e
fertilizantes. No caso dessa molecula,
[A] a ligacao C¡VN e a mais polar.
[B] a ligacao N¡VH e a mais polar.
[C] todas as ligacoes possuem a mesma polaridade.
[D] a ligacao C=O e a mais polar.
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9. (Perito PCPE ¡V 2006) Uma substancia gasosa, inflamavel e toxica foi identificada em um armazem de estocagem de feijao. Resultante da combinacao dos elementos X (Z = 1) e Y (Z = 15), esse composto possui geometria:
[A] angular.
[B] linear.
[C] piramidal.
[D] tetraedrica.
[E] trigonal plana.
10. (CESPE - 2001) A ureia (H2N¡VCO¡VNH2) e um composto utilizado na fabricacao de plasticos e fertilizantes. No caso dessa molecula,
[A] a ligacao C¡VN e a mais polar.
[B] a ligacao N¡VH e a mais polar.
[C] todas as ligacoes possuem a mesma polaridade.
[D] a ligacao C=O e a mais polar.
11. Ferro, oxido de ferro e polietileno apresentam ligacoes, respectivamente,
[A] metalica, covalente e ionica.
[B] metalica, ionica e covalente.
[C] ionica, covalente e metalica.
[D] covalente, metalica e ionica.
(CESPE - 2010 CBM/ES) O chamado po quimico, que e utilizado em muitos extintores de incendio, e uma mistura de bicarbonato de sodio, bicarbonato de potassio e aditivos, como o borax (Na2B4O7.10H2O).
Em altas temperaturas, a degradacao do bicarbonato de sodio ocorre conforme a equacao a seguir.
2NaHCO3(s) ¡÷ Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(l).
As substancias produzidas nao sao nem combustiveis nem comburentes, portanto sao capazes de extinguir o fogo.
F. de Farias. Introducao a quimica forense. Campinas: Atomo, 2007 (com adaptacoes).
Com relacao ao assunto acima abordado, julgue os itens a seguir.
12. O bicarbonato de sodio e um hidrogenossal que apresenta, em sua estrutura, ligacoes ionicas e covalentes.
13. O raio do ion sodio (Na+) e inferior ao do ion potassio (K+).
14. Da analise da estrutura do dioxido de carbono (CO2), conclui-se que, apesar de a ligacao entre C e O ser polar, a molecula e apolar pelo fato de sua geometria ser linear.
(CESPE ¡V 2007 Perito PC/PA) O processo de desenvolvimento de um farmaco inicia-se com a sintese e a determinacao das caracteristicas fisico-quimicas do principio ativo. Essa analise inicial garante que a atividade observada nos ensaios in vivo e decorrente do principio ativo no medicamento. A respeito dos parametros fisico-quimicos que podem ser utilizados durante o desenvolvimento de um xarope, julgue o item a seguir.
15. As forcas de Van der Waals geradas no xarope sao maiores do que as geradas em um gas.
(CESPE ¡V 2010 IBRAM-DF) Considerando os compostos NH3, H2O, HF, H2S e SF4 e os elementos quimicos envolvidos em suas composicoes, julgue os itens seguintes.
16. A ordem crescente dos comprimentos das ligacoes entre o H e os atomos de O, N e F nos compostos em questao e: F¡XH < O¡XH < N¡XH.
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4 ¡V MATERIA E MUDANCA DE ESTADO
A curiosidade natural do homem, o leva a explorar o ambiente que o cerca, observando, analisando, realizando experiencias, procurando saber o porque das coisas. Nesta atividade, exploradora e investigativa, o homem adquire conhecimentos. Muitos desses conhecimentos sao usados para melhoria de sua vida.
O homem aprendeu a utilizar o fogo como fonte de luz e calor, a agua para mover uma roda, o vapor de agua para movimentar maquinas, o vento para movimentar o moinho e barcos a vela, dessa maneira atingiu um conhecimento tecnologico.
Por outro lado, essa curiosidade natural o leva a sistematizar os conhecimentos adquiridos, procurando saber como e por que acontecem, fazer comparacoes e analogias, estabelecer relacoes de causa e efeito, que lhe permitam fazer previsoes. Neste caso ele adquire um conhecimento cientifico dos fatos.
Materia:
Se voce observar o ambiente que o rodeia, notara coisas que pode pegar, como uma bola, lapis, caderno, alimentos, outras que pode ver, como a lua, as estrelas, e outras ainda que pode apenas sentir, como o vento, a brisa. Se voce colocar algumas destas coisas em uma balanca, percebera que todas elas possuem uma quantidade de massa, medida em relacao a um padrao pre-estabelecido.
Todas essas coisas que voce observou, comparou e cuja quantidade voce mediu, tem caracteristicas comuns: ocupam lugar no espaco e tem massa.
Tudo que ocupa lugar no espaco e tem massa e materia.
Vejamos alguns conceitos importantes:
. Materia: Significa tudo o que possui massa e ocupa lugar no espaco.
. Corpo: E uma porcao limitada da materia.
. Objeto: E um corpo que se presta a uma finalidade determinada
. Substancia: E a qualidade da materia
. Particulas: Sao as formadoras das substancias, podendo ser chamadas de ions, atomos e moleculas (conjuntos de atomos).
Propriedades gerais da materia:
Sao aquelas propriedades presentes em qualquer tipo de materia. As mais importantes sao:
. Inercia: A materia nao pode por si so modificar a sua condicao de movimento ou repouso.
. Impenetrabilidade: Dois corpos nao podem ocupar, ao mesmo tempo, o mesmo lugar no espaco.
. Divisibilidade: A materia pode sempre ser dividida em porcoes cada vez menores.
. Massa: E a quantidade de materia existente em um corpo.
. Volume: E a ocupacao espacial da materia.
4.1 - Solidos, liquidos, gases e outros estados da materia (ideais e reais)
O liquido que forma os lagos, rios e mares; o vapor que sobe das terras e rios ou oceanos aquecidos pelo sol e o gelo que cobre as altas montanhas sao constituidos de uma mesma substancia so que em tres aspectos completamente diferentes. E a agua, que pelo observado, pode se apresentar, em funcao das forcas de coesao das particulas que a formam, em tres formas diferentes, que sao denominados Estados Fisicos da Materia.
Solido:
Possui forma e volume constantes. Neste estado, as particulas que formam a materia (que podem ser atomos, moleculas ou ions), estao distribuidas regularmente, ocupando posicoes fixas, formando um arranjo definido. Entre elas surgem forcas de atracao intensas.
Em consequencia disto, a estrutura e rigida, possui forma e volume constantes e alta resistencia a deformacoes.
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Liquido:
Possui volume constante e forma variavel, dependente do recipiente onde esta contido. Neste estado, as forcas de atracao entre as particulas que formam a materia sao suficientes para manter as particulas unidas, mas nao impedem que elas se movimentem para determinadas direcoes. Em consequencia disso, os liquidos tem volume constante, mas a forma e do recipiente que o contem.
Gasoso:
Possui forma e volume variaveis. As forcas de coesao entre as particulas que formam a materia sao muito fracas, de modo que elas se deslocam de maneira desordenada e em alta velocidade. Por isso, o gas nao tem forma e volume definidos. O gas tende a ocupar todo o espaco disponivel do recipiente onde esta contido. Podemos perceber que o gas tende a ocupar todo espaco disponivel, atraves do odor que se espalha rapidamente quando um gas odorifero e colocado em uma sala.
Plasma:
O plasma e denominado o quarto estado da materia. Difere-se dos solidos, liquidos e gasosos por ser um gas ionizado, constituido por atomos ionizados e eletrons em uma distribuicao quase-neutra (concentracoes de ions positivos e negativos praticamente iguais) que possuem comportamento coletivo. A pequena diferenca de cargas torna o plasma eletricamente condutivel, fazendo com que ele tenha uma forte resposta a campos eletromagneticos.
Dentre suas caracteristicas, a mais importante e a tendencia que esse estado tem de permanecer eletricamente neutro, equilibrando sua carga eletrica negativa e positiva em cada porcao de volume de materia. Caso ocorra um desequilibrio entre as densidades de cargas, estas dao lugar a forcas eletrostaticas que, pela alta condutividade eletrica, atuam rapidamente de modo a restaurar o estado inicial de neutralidade.
O Plasma emite luz sempre que entra em contato com alguma excitacao eletrica e campos magneticos. As auroras polares sao um exemplo tipico deste fenomeno. Tambem pode ser vista nas descargas atmosfericas da ionosfera.
A denominacao "o quarto estado fundamental da materia" foi dada pelo fisico ingles William Crookes, que assim o chamou por conter propriedades diferentes do estado solido, liquido e gasoso.
Lampada de plasma
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Condensado de Bose-Einstein:
O Condensado de Bose-Einstein e uma fase da materia formada por bosons a uma temperatura muito proxima do zero absoluto.
Os condensados de Bose-Einstein sao fluidos de baixas temperaturas com propriedades nao totalmente compreendidas, como fluir espontaneamente para fora do seu recipiente. Este efeito e uma consequencia da mecanica quantica, que postula que qualquer sistema so pode adquirir energia em quantidades discretas. Se um sistema esta a uma temperatura tao baixa que esteja no seu estado de energia minima, nao e possivel reduzir a sua energia, nem sequer por friccao. Assim sendo, sem friccao, o fluido facilmente supera a gravidade devido as forcas de adesao entre o fluido e a parede do seu recipiente e tomara a posicao mais favoravel, ou seja, a toda a volta do recipiente.
4.2 Mudancas de estado e diagramas de fase
Mudancas de estado:
Diagrama de fases:
Esse diagrama abaixo e chamado de diagrama de fases porque todas as fases da substancia estao nele representadas.
No diagrama de fases ha varios pontos (cada um representado por um par de valores de pressao e temperatura) que correspondem ao estado solido da substancia. Outros pontos correspondem ao estado liquido e outros ao estado gasoso. Assim, o diagrama se apresenta dividido em tres partes bem definidas, cada uma correspondendo a uma fase da substancia.
Dados de distribuicao de velocidade confirmando a descoberta de um novo estado da materia, o Condensado de Bose-Einsten, a partir de um gas de Rubidio.
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4.3 - Caracteristicas e propriedades de gases, liquidos e solidos
Solido:
. Maior agregacao de particulas
. Maior organizacao das particulas
. Menor energia e movimento de particulas
. Forma e volume definidos
Liquido:
. Grande agregacao de particulas
. Organizacao intermediaria de particulas
. Energia intermediaria e movimentacao relativa de particulas
. Forma variavel e volume definido
Gasoso:
. Maxima desagregacao de particulas
. Maxima desorganizacao de particulas
. Maxima energia e movimentacao de particulas
. Forma e volume variaveis (o gas tende a ocupar todo o volume oferecido a ele)
Solido ¡÷ Liquido ¡÷ Gasoso
Energia crescente (gasto de energia)
Solido ¡ö Liquido ¡ö Gasoso
Energia decrescente (liberacao de energia)
4.4 - Ligacoes quimicas nos solidos, liquidos e gases
No capitulo 3 este topico foi explicado e cobrado.
4.5 - Metodos de separacao de misturas
Mistura:
Associacao de duas ou mais substancias em porcoes arbitrarias, separaveis por meios mecanicos ou fisicos e em que cada um dos componentes guarda em si todas as propriedades que lhe sao inerentes.
As misturas podem ser classificadas de acordo com o numero de fases:
. Misturas homogeneas sao misturas nas quais nao se podem identificar seus componentes formando entao o que se chama de sistema monofasico (ou seja, a mistura dessas substancias somente produz uma fase).
Exemplo: Agua com Alcool
As fases sao separadas por curvas em que ocorrem as mudancas de fases.
O ponto comum as tres curvas e denominado ponto triplo da substancia, sendo figurativo de uma situacao em que coexistem as tres fases da substancia.
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Apos misturar essas duas substancias e impossivel distinguir o alcool da agua. Se liquidos formam misturas homogeneas podem ser chamados de misciveis. Gases normalmente formam misturas homogeneas exceto se as densidades forem muito diferentes,
. Misturas heterogeneas sao misturas onde podemos identificar seus componentes visualmente (ou ate mesmo com instrumentos de aumento como microscopios, por exemplo), ou seja, apresenta mais de uma fase sendo chamadas de polifasicas.
Exemplo: Agua com oleo
Apos misturar essas duas substancias o oleo fica sobre a agua devido a diferenca de densidade entre os liquidos que sao imisciveis.
Os metodos pelos quais podemos separar os componentes de uma mistura sao chamados de metodos de analise imediata, e, nao alteram a natureza das substancias constituintes da referida mistura. (sao processos fisicos)
Metodos de separacao das misturas:
A separacao dos componentes de uma mistura somente sera feita se soubermos quais sao eles, e quais sao suas propriedades.
Vale lembrar que um metodo de separacao sempre e feito levando-se em conta as diferencas nas propriedades fisico-quimicas das substancias, tais como: diferenca de solubilidade, diferenca de pontos de fusao ou ebulicao, diferenca de densidade, diferenca de tamanho das particulas e outras caracteristicas.
. Misturas heterogeneas
* Solido + solido:
Catacao:
Baseia-se na diferenca de aspecto visual entre os componentes da mistura
Catacao em um centro de reciclagem de lixo
Flotacao:
Consiste na separacao de dois solidos adicionando um liquido com densidade intermediaria entre os dois solidos
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Dissolucao Fracionada:
Consiste na adicao de um liquido capaz de dissolver apenas um dos solidos constituintes da mistura. Apos a dissolucao fracionada efetua-se a filtracao para a retirada do solido que permaneceu insoluvel na mistura.
Separacao magnetica ou imantacao:
Separacao de dois componentes sendo que um deles possui atividade magnetica, ou seja, e atraido por ima.
Separacao de sal e limalha de ferro
Peneiracao:
Separacao possivel quando os componentes solidos da mistura apresentam tamanhos diferentes.
Sublimacao:
Utilizada quando um dos componentes da mistura sublima com facilidade.
* Solido + liquido:
Decantacao:
Separacao do solido por meio da diferenca de densidade.
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Antes Depois
Apos a decantacao utiliza-se a sifonacao para a retirada do liquido.
Para acelerar a decantacao de solidos, pode-se utilizar a centrifugacao:
Filtracao simples:
A separacao se faz atraves de uma superficie porosa chamada filtro; o componente solido
ficara retido sobre a sua superficie, separando-se assim do liquido que atravessa.
Filtracao a vacuo:
A filtracao pode ser acelerada pela rarefacao do ar, abaixo do filtro. Nas filtracoes sob pressao
reduzida, usa-se funil com fundo de porcelana porosa (funil de Buchner)
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* Liquido + liquido
Decantacao em Funil de Separacao:
E feita separando-se liquidos imisciveis por meio de diferencas de densidade.
Antes Depois
* Solido + Gas
Decantacao em camara de poeira:
Pode-se usar-se o principio da decantacao para a separacao de misturas solido-gas (camara
de poeira). A mistura solido-gas atravessa um sistema em zigue-zague, o po, sendo mais
denso, se deposita pelo trajeto.
. Misturas homogeneas
* Solido + Solido
Fusao fracionada:
Separacao de misturas homogeneas de solidos (como as ligas metalicas, por exemplo) por
meio da diferenca de temperatura de fusao dos mesmos Nao pode ser utilizada para
separacao de misturas euteticas.
* Solido + Liquido
Evaporacao:
Consiste na separacao da mistura por meio da ebulicao do liquido em um recipiente aberto,
restando ao final do processo apenas o solido.
Destilacao simples:
Semelhante a evaporacao, porem com recolhimento do liquido.
* Liquido + liquido
Destilacao Fracionada:
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Separacao da mistura por meio da diferenca de temperatura de ebulicao dos dois liquidos. Nao pode ser utilizada para separacao de misturas azeotropicas.
A tecnica e a aparelhagem utilizada na destilacao fracionada sao as mesmas utilizadas na destilacao simples, apenas deve ser colocado um termometro no balao de destilacao, para que se possa saber o termino da destilacao do liquido de menor ponto de ebulicao. O termino da destilacao do liquido de menor ponto de ebulicao ocorrera quando a temperatura voltar a se elevar rapidamente.
Este metodo tem importancia economica crucial, ja que e a partir deste que se separam os componentes do petroleo, que e constituido por uma mistura de compostos organicos denominados hidrocarbonetos. O petroleo e separado em fracoes, cada qual com sua importancia.
O petroleo bruto e extraido do subsolo da crosta terrestre e pode estar misturado com agua salgada, areia e argila. Por decantacao separa-se a agua salgada, por filtracao a areia e a argila. Apos este tratamento, o petroleo, e submetido a um fracionamento para separacao de seus componentes, pela destilacao fracionada. As principais fracoes obtidas na destilacao do petroleo sao: fracao gasosa, na qual se encontra o gas de cozinha; fracao da gasolina e da benzina; fracao do oleo diesel e oleos lubrificantes, e residuos como a vaselina, asfalto e pixe.
* Gas + Gas
A liquefacao fracionada feita resfriando-se a mistura gasosa ate que todos os seus componentes se transformem em liquidos. Apos isso e feita uma destilacao fracionada para a separacao dos gases.
Curiosidade:
Peneira molecular
As peneiras moleculares sao materiais compostos de aluminio e silicio (aluminossilicatos) com alto grau de ordenacao a nivel microscopico. Existem zeolitas naturais e sinteticas; as sinteticas sao as utilizadas, por exemplo, para a obtencao de alcool etilico anidro a partir de alcool hidratado. Geralmente apresentam-se como particulas do tamanho de ervilhas.
A caracteristica principal das zeolitas sinteticas e ter poros microscopicos de diametro preciso e area superficial especifica bastante grande.
As zeolitas usadas por exemplo no processo de desidratacao do alcool etilico tem poros de diametro de geralmente 3 angstroms (1 angstrom = 10-10 m). Esse diametro de poro e muito pequeno para moleculas de alcool, que tem cerca de 4,3 angstroms de diametro, mas sao suficientemente grandes para que moleculas de agua, que tem cerca de 2,7 angstroms de diametro, entrem, percorram os poros e adsorvam-se na grande area interna da zeolita. Vale lembrar que uma mistura de alcool e agua na proporcao de 96:4 (em volume) e classificada como azeotropica, e portanto nao pode ser separada por destilacao fracionada.
E este metodo seletivo das peneiras moleculares o responsavel pelo termo ¢wpeneira¡ü em sua denominacao.
Exercicios:
(CESPE/2010 ¡V CBMES) O gas dioxido de enxofre e um dos principais poluentes atmosfericos que afetam a vida do homem. Para quantifica-lo na atmosfera, o analista quimico, inicialmente,
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monta um sistema para coletar o dioxido de enxofre, utilizando um borbulhador, isto e, um
frasco contendo solucao de peroxido de hidrogenio, onde o ar atmosferico e borbulhado com o
auxilio de uma bomba que o aspira. A figura a seguir representa um tipo de borbulhador e
dispositivos usados na coleta da amostra de ar a ser analisada. No calculo da concentracao do
gas em estudo, e importante medir o volume de ar da amostra por meio de um totalizador de
volume que mede todo o ar que passou pelo borbulhador. Finalizada a amostragem, o analista
quimico determina a quantidade de acido sulfurico formado no borbulhador, titulando-o com
solucao de base forte NaOH, por exemplo, e calcula a quantidade proporcional de dioxido de
enxofre. Utilizando-se o volume total do ar amostrado, e possivel, entao, calcular a
concentracao de dioxido de enxofre na amostra de ar.
Sistema para dosagem do SO2: 1¡V entrada de ar em forma de funil; 2 ¡V filtro para retencao das
particulas; 3 ¡V borbulhador contendo solucao de agua oxigenada; 4 ¡V totalizador de volume
para medida do ar total amostrado; 5 ¡V bomba para aspirar o ar.
Considere que a seguinte reacao ocorra no borbulhador.
2(g) 2 2(l ) 2 4(aq) SO ƒy H O „_H SO
Com base nas informacoes acima, julgue os itens 1 e 2.
1. O dioxido de enxofre, alem ser um poluente atmosferico associado a formacao de
precipitacoes acidas, tem destacado papel como gas estufa, influindo no aquecimento global.
2. O metodo de separacao de misturas representado pelo dispositivo 2, representado na figura,
tambem e eficaz para a separacao dos componentes da solucao resultante do processo de
titulacao empregado na dosagem do acido sulfurico.
3. (CESPE-2010) Metodos de separacao sao fundamentais para purificacao e isolamento de
substancias. Nesse contexto, um metodo apropriado para se obter NaCl a partir de uma
solucao aquosa diluida de sal de cozinha e a
[A] filtracao.
[B] evaporacao.
[C] centrifugacao.
[D] decantacao.
4. (CESPE-2010) Equilibrios entre as fases solida, liquida e gasosa podem ser representados
por diagramas de fases. Tais diagramas sao uteis na determinacao dos parametros que
caracterizam esses equilibrios. A representacao do ponto triplo nesses diagramas indica que
os tres estados fisicos da materia estao em equilibrio. Os parametros que sao representados
em um diagrama de fases sao
[A] pressao versus temperatura.
[B] energia versus tempo.
[C] pressao versus volume.
[D] velocidade versus tempo.
(CESPE/2011 ¡V PCES) Julgue o seguinte item
5. A substancia H2O pode ser encontrada nas fases liquida, solida ou vapor. Em uma unica
condicao de pressao e temperatura, ela pode coexistir nesses tres estados da materia, ou
fases, simultaneamente.
6. (PC/RJ ¡V 2008) Ponto de fusao e uma tecnica simples para a determinacao de pureza de um
solido. Uma grande faixa de ponto de fusao indica que:
I. O composto esta puro.
II. O composto esta impuro.
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III. Encontramos uma mistura eutetica.
Assinale:
[A] se apenas I estiver correta.
[B] se apenas II estiver correta.
[C] se apenas III estiver correta.
[D] se apenas I e II estiverem corretas.
[E] se apenas II e III estiverem corretas.
7. (PC/CE ¡V 2005) As seguintes afirmacoes referem-se ao tratamento de agua:
I - O peneiramento ocorre para remover grandes objetos.
II - A filtracao e realizada com sucessivas camadas de areia e cascalho para remover particulas
menores.
III - Para eliminar o mau cheiro da agua, causado por H2S, oleos volateis ou outras
substancias, aplica-se o processo de sedimentacao.
IV - Na coagulacao ou floculacao, adiciona-se cal hidratado a agua e, a seguir, sulfato de
magnesio.
V - A desinfeccao consiste na adicao de hipoclorito de sodio.
As afirmativas verdadeiras sao:
[A] I, III e IV
[B] I, II, IV e V
[C] II, III, IV e V
[D] I, II e V
8. (PC/CE ¡V 2008) No processamento do leite a remocao da gordura e feita por uma operacao
chamada:
[A] sedimentacao
[B] filtracao
[C] evaporacao
[D] centrifugacao
(CESPE ¡V 2008) Julgue os itens subsequentes, relativos ao modelo aceito para a materia no
estado gasoso ou em transformacao.
9. A materia no estado gasoso e formada de particulas e espacos vazios.
10. As particulas sao dotadas de movimento.
11. Durante uma mudanca para o estado liquido, a massa se conserva e o volume se altera.
[B] os diagramas da agua e do dioxido de carbono demonstram comportamento tipico
apresentado pela maioria das substancias.
[C] colocar alimento congelado em camara frigorifica sob temperatura em torno de 0,01 oC e
sob pressao inferior a 4,58 torr implica a sublimacao do gelo nele contido.
[D] o dioxido de carbono solido funde-se quando aquecido sob pressao de 4,58 atm.
12. (CESPE ¡V 2011) A partir
das informacoes contidas nos
diagramas I e II mostrados ao
lado, cujas escalas nao foram
observadas, e correto afirmar
que
[A] se tornam idealmente
distintas as fases da agua e
do dioxido de carbono
somente apos pressoes
superiores as dos pontos D e
Z, respectivamente.
Instituto Processus ¡V Sobradinho, Planaltina e Formosa 41
5 ¡V GASES
Primeiramente o que e um gas?
Gas e o vapor de uma substancia, que ultrapassou a Temperatura Critica.
Os gases tem suas moleculas com uma velocidade muito grande, por isso um gas
tende a ocupar todo o espaco que lhe e disponivel. Imagine um ambiente como, por exemplo,
um elevador com duas pessoas dentro. Uma delas esta com um perfume muito forte. Sera que
a outra pessoa sentira o odor? Sim! Depois de um tempo, a segunda pessoa ficara sentindo o
cheiro. Porque? Ora, por que o gas se espalhou por todo o ambiente do elevador, e ele, faz
isto, por que suas moleculas tem muita velocidade (alta energia cinetica). Podemos dizer,
entao, com muita seguranca, que o volume do gas e o volume do proprio recipiente que o
contem.
Falemos um pouco sobre a pressao. O que e a pressao de um gas? As moleculas
estao sempre agitadas no estado gasoso. Ora, se colocarmos um pouco de gas dentro de um
recipiente, e de se esperar que uma hora ou outra estas moleculas batam nas paredes do
recipiente. Deste choque, surge uma pressao nas paredes que e a pressao do gas.
Resumindo: a pressao de um gas e o resultado da colisao das moleculas do gas contra as
paredes do recipiente que o contem.
Pense agora na temperatura e o efeito que ela tem na pressao. Ora, se diminuirmos a
temperatura, diminuiremos a energia cinetica das moleculas. Com pouca velocidade, as
moleculas colidem com menos forca nas paredes. O que se espera que aconteca com a
pressao? Espera-se que a pressao aumente ou diminua? A resposta e que diminua a pressao.
Mas se aumentarmos a temperatura, esperaremos que a pressao aumente, pois a velocidade
das moleculas ira aumentar, e colidirao com mais forca nas paredes do recipiente.
Falamos sobre Temperatura, Volume e Pressao de um gas. Estas grandezas fisicas
sao chamadas de Variaveis de Estado de um gas. Sao estas variaveis de estado que sao
estudadas aqui, nas Transformacoes Gasosas.
5.1 - Teoria cinetica
A Teoria Cinetica dos Gases relaciona as propriedades macroscopicas dos gases (por
exemplo, pressao, temperatura etc) com as propriedades microscopicas dos gases (por
exemplo, velocidade e energia cinetica).
Modelo microscopico da materia (solidos, liquidos e gases)
Hipoteses:
. A materia e constituida por particulas (moleculas).
. As particulas constituintes da materia exercem forcas de interacao entre elas.
. O numero de particulas e muito grande.
. O movimento das particulas e: continuo e aleatorio.
Modelo microscopico do gas perfeito
As forcas de interacao entre as moleculas sao despreziveis a nao ser durante os
choques, isto e, so consideramos as forcas de contato.
A distancia media entre atomos e moleculas e muitas vezes superior a dimensao das
proprias moleculas. A molecula do gas monoatomico e uma particula ideal, tem massa mas
nao tem dimensoes.
Modelo molecular da pressao de um gas ideal
A pressao exercida por um gas numa dada superficie e devido as colisoes das
moleculas do gas contra esta superficie.
A pressao de N moleculas de um gas ideal, contidas num volume(V), e dada por:
2(g) 2 2(l ) 2 4(aq) SO ƒy H O „_H SO
Energia cinetica media de uma molecula:
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2
0
2 cm
m v
E ƒ­
Massa de uma molecula = mo
Velocidade media quadratica = mq V
Formula:
1
2
12 22 2 ( ... ) n
mq
V V V
V
N
„¼ ƒy ƒy ƒy „Ì
ƒ­„½ „Í
„¾ „Î
5.2 - Leis dos gases
Transformacoes Gasosas:
Os gases podem variar de Temperatura, Pressao e Volume dependendo das
mudancas nas Variaveis de Estado. Sao tres transformacoes basicas:
. Isotermica
. Isobarica
. Isometrica (ou Isovolumetrica ou ainda Isocorica).
Transformacoes Isotermicas: Sao transformacoes em que a temperatura permanece constante.
Pressao e Volume sao inversamente proporcionais.
Transformacoes Isobaricas: Sao transformacoes que ocorrem a pressao constante. O Volume
e a Temperatura sao diretamente proporcionais.
Transformacoes Isometricas: Sao transformacoes com volume constante. A Pressao e a
Temperatura sao diretamente proporcionais.
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Lei Geral dos Gases Perfeitos (Ideais): Antes! O que e gas perfeito? E um gas que nao existe
na realidade, e serve apenas para provar que um gas real, quando aquecido e rarefeito, se
comporta do modo como mostramos anteriormente. A lei geral diz:
1 1 2 2
1 2
P.V P .V
T T
ƒ­
Equacao de Clapeyron: Envolve o numero de mols do gas, numero associado a massa do gas.
A equacao e :
P.V ƒ­ n.R.T
R e a constante universal dos gases perfeitos. Quando a pressao for dada em atmosfera, tem
valor 0,082 atm .L/mol . K.
5.3 - Densidade dos gases
Para definir a densidade nos gases utiliza-se como massa volumetrica de referencia o
ar, que nas condicoes normais de temperatura e pressao (CNTP) (temperatura de 0 ¢XC e
pressao atmosferica 101 325 Pa) corresponde a 1,2928 kg/m3.
No caso dos gases, sua massa volumetrica difere dos liquidos, e, por consequencia
dos solidos. Nos gases, suas moleculas estao separadas devido a temperatura que esta acima
da temperatura de ebulicao do liquido correspondente. Microscopicamente, isto corresponde
dizer que nos gases a atracao entre as moleculas e/ou atomos que os compoem nao sao
suficientemente intensas frente a energia cinetica desses mesmos constituintes para mante-los
proximos. Nos liquidos e nos solidos, contudo, as moleculas e atomos estao muitissimo
proximos.
Tomando-se como exemplo hidrogenio gasoso, comparado a agua, nas condicoes
normais de temperatura e pressao, tem-se uma massa volumetrica de 9 ¡Ñ 10.5 g/cm3, e a
agua e 11000 vezes mais densa que o elemento. No espaco sideral, tem-se uma massa
volumetrica media aproximada de um atomo de hidrogenio por centimetro cubico.
Densidade nas CNTP:
22,4
M
d ƒ­ g L
Onde M e a massa molar.
Densidade a uma certa pressao p e temperatura T:
.
.
pM
d
RT
ƒ­
Densidade de um gas A em relacao a um gas B: ,
A
A B
B
M
d
M
ƒ­
Densidade de um gas em relacao ao ar: , 28,8
A
A ar
ar
M M
d
M
ƒ­ ƒ­
5.4 - Difusao e efusao dos gases
Difusao:
E o movimento espontaneo de um gas atraves de outro gas produzindo solucoes. A
velocidade de difusao e proporcional a velocidade molecular media. Graham encontrou que a
velocidade de difusao de um gas atraves de um outro e inversamente proporcional a raiz
quadrada da densidade do gas.
Lei da difusao de gases: A B
B A
velocidade d
velocidade d
ƒ­
Lembrando que ,
A
A B
B
M
d
M
ƒ­ entao A B
B A
velocidade M
velocidade M
ƒ­
Efusao:
E a passagem de um gas atraves de uma abertura de um orificio. A velocidade de efusao de
um gas e inversamente proporcional a raiz quadrada de sua densidade ou de sua massa molar.
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Lei da efusao de gases:
( )
( )
efusao A A
efusao B B
t M
t M
ƒ­
A simples expressao acima explica porque plantas de separacao de isotopo usada para
enriquecer uranio para reator nuclear sao tao grandes. Geracao de energia nuclear depende da
habilidade de separar uranio-235 a partir do uranio 238, mais abundante. Um processo usa
uma serie de reacoes para converter o uranio em um solido volatil, hexafluoreto de uranio. O
vapor de UF6 experimenta entao a efusao atraves de uma serie de
barreiras porosas. As moleculas de UF6 contendo uranio-235, que e mais leve que aquelas
contendo uranio-238, experimentam a efusao mais rapidamente podendo assim ser separado
do resto. Entretanto, a razao entre o tempo que a mesma quantidade de 235UF6 e 238UF6
requerido para efusao e somente 1,004, assim uma separacao muito pequena ocorre. Para
melhorar a separacao, o vapor e passado atraves de varios estagios de efusao,
consequentemente, a planta deve ser muito grande. A planta original de Oak Ridge,
Tennessee, usa 4000 estagios e cobre uma area de 43 acres. Voce pode ver porque tais
plantas, vitais para defesa nuclear e geracao de energia nuclear, sao dificeis de se esconder
das forcas estrangeiras que querem monitorar capacidade nuclear alheios.
5.5 - Misturas gasosas
A mistura entre dois ou mais gases sempre constitui um sistema homogeneo.
Consideremos inicialmente dois recipientes contendo, o primeiro, gas nitrogenio (N2) e
o segundo, gas helio (He).
Os dois gases sao misturados em um terceiro recipiente, conforme o esquema
representado abaixo.
Para a mistura gasosa, e possivel estabelecermos as relacoes que nos conhecemos:
. Equacao de Estado: p.V ƒ­„¸n.R.T onde:
Nao esquecer que
m
n
M
ƒ­ , portanto a mistura apresentada fica:
2
2
2
N
N
N
m
n
M
ƒ­ e He
He
He
m
n
M
ƒ­
Para uma mistura gasosa qualquer, a quantidade em mols fica:
1 2 3 „¸n ƒ­ n ƒy n ƒy n ƒy
. Equacao Geral dos gases
Podemos representar a equacao geral para mistura gasosa:
2 2
2
N . N . . He He
N He
P V P V PV
T T T
ƒy ƒ­
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Para a equacao representada, utilizamos a mistura de dois gases, portanto, para uma mistura
qualquer, contendo mais de dois gases, a equacao fica assim representada:
1 1 2 2
1 2
P.V P .V P.V
T T T
ƒy ƒ­ onde P1, V1,T1,P2,V2,T2 , ¡K representam a situacao inicial de cada
gas.
Exercicios:
(CESPE/2010 ¡V CBMES) O gas ideal e um dos modelos mais simples utilizados no estudo das
leis da termodinamica e suas aplicacoes. Uma das vantagens desse modelo decorre do fato de
muitos gases reais apresentarem, sob certas condicoes, um comportamento bastante proximo
ao dos gases ideais. Entretanto, e evidente que alguns importantes fenomenos fisicos nao
podem ser tratados utilizando-se tal modelo. Um exemplo sao as mudancas de fase.
Com base na Primeira Lei da Termodinamica, na teoria dos gases ideais e nas informacoes
acima, julgue os itens seguintes.
1. De acordo com a equacao de estado dos gases ideais, a pressao de um gas ideal e
diretamente proporcional a sua temperatura e inversamente proporcional ao seu volume.
2. Para que o modelo de gas ideal possa ser aplicado a um gas real, em bom grau de
aproximacao, sao condicoes necessarias e suficientes que os gases sejam rarefeitos e estejam
a temperaturas elevadas.
3. O volume de certa de massa de gas, a pressao constante, varia com a temperatura, mas sua
densidade permanece constante.
4. (CESPE - 2010) Durante o seculo XVII, as atencoes da comunidade cientifica estavam
voltadas para o entendimento das propriedades dos gases. O quimico irlandes Robert Boyle
descobriu uma relacao constante entre o volume (V) e a pressao (P) de uma massa de gas a
uma dada temperatura. Essa relacao ficou conhecida como Lei de Boyle, cujo grafico de P
versus 1/V e uma curva
[A] hiperbolica.
[B] parabolica.
[C] logaritmica.
[D] linear.
5. (Perito PC/SP ¡V 2002) A pressao total do ar, no interior de um pneu, era 2,30 atm, quando a
temperatura do pneu era de 27oC. Depois de ter rodado um certo tempo com este pneu, mediuse
novamente sua pressao e verificou-se que esta era agora de 2,53 atm. Supondo variacao de
volume do pneu desprezivel, a nova temperatura sera:
[A] 57,0oC
[B] 29,7oC
[C] 33,0oC
[D] 330oC
(CESPE ¡V 2006 Perito PC/ES) Com relacao a conceitos de quimica, julgue o item seguinte.
6. A temperatura constante, um balao que contem uma quantidade fixa de gas, solto ao nivel
do mar, tem seu volume aumentado a medida que vai subindo.
(CESPE ¡V 2008 Perito PC/AC ¡V Adaptada) No que concerne a interpretacao qualitativa das leis
dos gases, julgue os itens seguintes.
7. De acordo com a teoria cinetica, a pressao de um gas e resultado do bombardeamento,
pelas moleculas do gas, das paredes do recipiente que o contem.
8. A concentracao das moleculas do gas e a sua velocidade media sao fatores que determinam
a pressao do gas.
9. Sob temperatura constante, a energia cinetica media de uma molecula do gas e constante.
10. Ao se aumentar o volume de um gas, mantendo-se constante a temperatura, a pressao
diminui.
11. Os gases estao em todos os lugares e tem as mais variadas utilidades na moderna
tecnologia. Por exemplo, o proprio ar, composto principalmente por oxigenio e nitrogenio, e um
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exemplo de gas. O neon e o gas utilizado dentro das lampadas na iluminacao dos letreiros. O
metano e o gas proveniente da decomposicao do lixo e da materia organica. O gas carbonico e
aquele que sai da respiracao e da queima da madeira. Abaixo estao representados graficos
que descrevem as transformacoes dos gases:
De acordo com esses graficos e com os conhecimentos sobre as propriedades dos gases,
assinale a alternativa correta:
[A] O grafico II corresponde a uma transformacao isobarica.
[B] O grafico I obedece a lei de Boyle, e o produto da temperatura do gas vezes o seu volume
permanece invariavel.
[C] O grafico III e representado pela lei de Boyle, que descreve a mudanca de pressao e
volume que ocorre em uma amostra de gas a temperatura constante.
[D] De acordo com o grafico I, percebe-se que o volume e a temperatura sao diretamente
proporcionais e, entao, em uma amostra de gas ideal, que ocupa um volume de 1,5 L a 25 oC,
se a temperatura for dobrada pra 50 oC, o novo volume ocupado pelo gas sera de 3,0 L.
[E] Segundo o Principio de Avogadro, o volume ocupado por uma quantidade de gas e
diretamente proporcional a sua temperatura absoluta Kelvin, a pressao constante.
(CESPE ¡V 2008 CFO/PM) A figura acima ilustra o diagrama pressao versus volume (P x V) de
determinado sistema termodinamico, em que sao apresentadas curvas isotermas as
temperaturas T1, T2, T3 e T4. Nesse diagrama, sao apresentadas, ainda, as trajetorias A, B e C
de transformacoes termodinamicas realizadas nesse sistema. Com base nessas informacoes,
julgue os itens a seguir.
12. No referido sistema, a transformacao identificada pela trajetoria A e isocorica.
13. A trajetoria C corresponde a uma transformacao isobarica.
14. A trajetoria B caracteriza uma transformacao isotermica
Instituto Processus ¡V Sobradinho, Planaltina e Formosa 47
6 ¡V TERMOQUIMICA
As transformacoes sofridas pela materia sao, quase sempre, acompanhadas por
absorcao ou liberacao de energia. Esta energia e estudada por um seguimento da quimica
denominado de termoquimica.
6.1- Energia e calor
Calor significa uma transferencia de energia termica de um sistema para outro por
diferenca de temperatura entre eles, ou seja, podemos dizer que um corpo recebe ou cede
calor, mas nao que ele possui calor.
O calor e a forma mais comum de energia que acompanha uma reacao quimica. A
quantidade de calor pode ser calculada pela expressao: Q ƒ­ m.c.ƒ´T
Onde:
¡E Q e a quantidade de calor, em joules ou calorias.
¡E m e a massa da substancia que recebe ou cede calor, em gramas.
¡E c e o calor especifico da substancia que recebe ou cede o calor.
¡E 2 2 2
Pr
Re
1
H (g) (g) ( )
2
oduto Calor liberado
agentes
O H O l Q
ƒ{
ƒy „_ ƒy e a variacao de temperatura, sofrida pela
substancia que recebe ou cede calor, em ¢XC.
Podemos tambem utilizar a caloria (cal) para medir a quantidade de calor envolvida.
Unidades de calor:
No S I „± Joule ( J ) , quilojoule ( KJ )
No CGS „± caloria (cal), quilocaloria (Kcal)
1 cal = 4,2 J
Como a quantidade de calor envolvida em uma reacao quimica, em geral, e grande,
usamos multiplo da caloria e do joule que e, respectivamente, a quilocaloria (Kcal) e o
quilojoule (KJ).
6.2- Reacoes exotermicas e endotermicas
As reacoes quimicas, quanto ao calor envolvido, podem ser classificadas em:
Endotermicas:
Sao aquelas reacoes que ocorrem absorvendo calor externo.
Ex.1: Um pedaco de gelo deixado sobre a mesa recebera calor do ambiente e isso provocara a
fusao do gelo. A transicao da agua solida para a fase liquida e um processo que absorve calor.
Ex.2: Decomposicao do carbonato de calcio
ƒv ƒw ƒv ƒw ƒv ƒw 3 2
Pr
CaCO s Q CaO s 2 CO g
Reagente Calorƒ{absorvido odutos
ƒy „_ ƒy
Exotermicas:
Sao aquelas reacoes que ocorrem liberando calor para o meio ambiente.
Ex.1: Agua liquida num congelador perde calor para esse ambiente e em decorrencia disso,
ocorre o congelamento da agua. Congelamento e um processo que libera calor.
Ex.2: Queima de hidrogenio
2 2 2
Pr
Re
1
H (g) (g) ( )
2
oduto Calor liberado
agentes
O H O l Q
ƒ{
ƒy „_ ƒy
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6.3- Entalpia, entropia e energia livre
Entalpia (H):
E o conteudo energetico de cada substancia. A entalpia de um sistema nao e
mensuravel, apenas sua variacao: o total de energia liberado ou absorvido no processo e
chamado variacao de entalpia (ƒ´H).
A variacao de entalpia (£GH) de um sistema informa a quantidade de calor trocado por
esse sistema, a pressao constante. O sinal do £GH informa se o processo e exotermico (£GH < 0)
ou endotermico (£GH > 0). Alguns quimicos chamam £GH de ¢wcalor de reacao¡ü.
Reacoes e processos endotermicos:
Reacao endotermica e aquela que ocorre absorvendo energia: se ƒ´H = Hprodutos ¡V
Hreagentes e a reacao endotermica ocorre absorvendo calor, concluimos que a entalpia do
produto e maior que a entalpia do reagente e que ƒ´H > 0 (e um valor positivo).
Ex: 3(g) 2(g) 2(g) 2 NH ƒy92,9KJ „_ N ƒy3H ƒ´H ƒ­ ƒy92,2 KJ
ou
3(g) 2(g) 2(g) 2 NH ƒy92,9KJ „_ N ƒy3H
Reacoes e processos exotermicos:
Reacao exotermica e aquela que ocorre liberando energia: se ƒ´H = Hprodutos ¡V Hreagentes e
a reacao exotermica ocorre liberando calor, concluimos que a entalpia do produto e menor que
a entalpia do reagente e que ƒ´H < 0 (e um valor negativo).
6.4- Espontaneidade de uma reacao
Ex: 2(g) 2(g) 3 N ƒy3H „_2NH ƒ´H ƒ­ -92,2 KJ
ou
2(g) 2(g) 3 N ƒy3H „_2NH ƒy92,2 KJ
VARIACAO DE ENTALPIA ( ƒ´H )
E a quantidade de energia liberada ou
absorvida durante um processo quimico
ƒ´H = H final ¡V H inicial
ou
ƒ´H = H produtos ¡V H reagentes
Observe que os produtos estao em um nivel mais
energetico que os reagentes, portanto
ƒ´H > 0
Observe que os produtos estao em um nivel menos
energetico que os reagentes, portanto
ƒ´H < 0
ATENCAO
Varios fatores influenciam na variacao de entalpia de um
processo quimico, dentre eles
„Ï Quantidade de reagentes e produtos participantes da
reacao quimica
„Ï Estados fisicos de reagentes e produtos
„Ï Variedade alotropica (se houver).
„Ï Temperatura e pressao do sistema.
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Entropia(S):
Entropia e uma grandeza termodinamica relacionada com o grau de desordem dos sistemas.
maior desordem ¡÷ maior entropia
menor desordem ¡÷ menor entropia
A (g) A (l) A ƒvsƒw S ƒ® S ƒ® S
S diminui com a temperatura, pois
Q
S
T
ƒ­
Com unidade no SI e J/K e usual e cal/¢XC
Energia livre:
Tambem conhecida como energia livre de Gibbs
Numa reacao quimica, ha a passagem de um estado inicial de maior energia potencial
a um estado final de menor energia potencial, com trabalho cedido ao ambiente, utilizado na
reorganizacao do sistema.
A energia que sobrar, sera aproveitada pelo ambiente, sendo chamada de Energia livre
da reacao (£GG).
Esta energia livre da reacao e tambem chamada de energia livre de Gibbs e pode ser
representada por:
£GG = £GH - T.£GS
Onde: £GH e a variacao de entalpia da reacao T. £GS e o chamado termo entropico, energia
necessaria para colocar as moleculas finais da reacao em ordem.
A variacao da energia livre (£GG) e utilizada para determinar a espontaneidade ou nao de um
processo quimico ou fisico, efetuado em sistema fechado, a pressao e temperatura constantes:
£GG > 0 ¡÷ processo nao e espontaneo.
£GG < 0 ¡÷ processo espontaneo.
£GG = 0 ¡÷ o sistema esta em equilibrio.
Alem disso, geralmente, para as reacoes quimicas: valor absoluto de £GH e grande e
pouco afetado pela temperatura e £GS e pequeno e, tambem, pouco afetado pela temperatura.
£GH¢X £GS¢X £GG¢X Reacao
Exotermica (-) Aumenta - Produto favorecido
Endotermica(+) Diminui + Reagente favorecido
Exotermica (-) Diminui ? Depende de T
Endotermica(+) Aumenta ? Depende de T
6.4 - Espontaneidade de uma reacao
Muito dos processos que ocorrem a sua volta sao espontaneos, isto e, uma vez
iniciados prosseguem sem a necessidade de ajuda externa. A dissolucao do sal em agua, a
queima de carvao sao exemplos de processos espontaneos.
Os processos espontaneos sao aqueles que apenas sao possiveis atraves do
fornecimento continuo de energia do meio ambiente. O cozimento de alimentos, a obtencao de
metais, sao exemplos de processos nao espontaneos.
A constatacao de que a maioria dos processos espontaneos ocorre com liberacao de
energia, levou a ideia de que apenas processos exotermicos, que ocorriam com diminuicao de
energia do sistema, eram espontaneos. De fato, isto e verdade para muitas reacoes; existem,
no entanto, processos espontaneos que absorvem calor. Portanto, alem do fator energia, existe
um outro que influencia a espontaneidade de um processo. Este fator chama-se entropia.
A entropia esta associada a ordem ou a desordem de um sistema. Quanto mais
desorganizado o sistema, maior sera sua entropia. Exemplos de processos que ocorrem com
aumento de entropia:
. A evaporacao de um liquido: no estado gasoso as moleculas movimentam-se com mais
liberdade do que no estado liquido, estao, portanto, mais desorganizadas;
. A dissolucao de qualquer substancia em um liquido tambem produz um sistema em que a
desorganizacao a maior.
Da mesma forma que para a entalpia, para a determinacao da entropia das substancias
foi necessario estabelecer, arbitrariamente, a entropia de algumas substancias e, a partir disso,
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construir uma escala relativa de entropias. Estabeleceu-se que uma substancia, na forma de
um cristal perfeito, a zero Kelvin, tem entropia zero.
A espontaneidade de uni processo e determinada pelos fatores entalpia e entropia. Sao
espontaneos os processos que ocorrem com diminuicao de entalpia e aumento de entropia.
Nao sao espontaneos os processos que ocorrem com aumento de entalpia e diminuicao de
entropia. Quando um processo ocorre com aumento ou diminuicao simultanea de entalpia e
entropia, para se prever a espontaneidade ou nao da reacao e necessario lancar mao de uma
grandeza que relaciona a entropia e a entalpia. Esta grandeza e a energia livre de Gibbs e nos
ja sabemos determina-la.
6.5 - Entalpias de formacao e de combustao das substancias
Antes de mencionarmos os principais casos de entalpias de reacao, vamos conceituar
o estado padrao dos elementos e compostos quimicos:
. Temperatura de 25„aC
. Pressao de 1 atm
. Forma alotropica mais estavel
. Estado fisico mais abundante (comum)
A toda substancia simples no estado padrao, foi atribuido o valor zero de entalpia (H=0)
Sendo assim substancias como no estado padrao possuem entalpia (H) igual a zero.
Entalpia de formacao:
Uma reacao e classificada como reacao de formacao ou reacao de sintese, quando o
produto for uma unica substancia e os reagentes forem substancias simples no estado padrao.
Ex: 2(g) (g) 2(g) 2 4ƒvlƒw H ƒyS ƒy 2O „_H SO ƒ´H ƒ­ ƒ{811,3 KJ /mol
2(g) 2(g) 3(g) N ƒy 2H „_ 2 NH ƒ´H ƒ­ ƒ{ 46,2 KJ /mol
Entalpia de combustao:
Entalpia de combustao ou calor molar de combustao (£GHc) e o calor liberado na
combustao de 1 mol de combustivel estando todos os participantes da reacao no estado
padrao.
Ex:
4(g) 2(g) 2(g) 2 (l) CH ƒy 2O „_CO ƒy 2H O ƒ´H ƒ­ ƒ{889 KJ /mol
2(g) 2(g) 2 (l)
1
H O H O H 285,8 KJ /mol
2
ƒy „_ ƒ´ ƒ­ ƒ{
Mais exemplos:
2 6(g) 2(g) 2(g) 2 ( )
7
C H O 2 CO 3 H O H 372,8 kcal/mol
2 l ƒy „_ ƒy ƒ´ ƒ­ ƒ{
ƒvdiamanteƒw ƒvgrafiteƒw C „_ C ƒ´H ƒ­ ƒ{ 0,453 kcal /mol
Numa reacao de formacao a entalpia do produto e igual a propria variacao de entalpia do
processo, veja: ƒ´H = H produto - H reagentes
como os reagentes estao no estado padrao e sao substancias simples seus valores de
entalpia e zero , logo: H reagentes = 0 „± ƒ´H = H produtos
Portanto:
ƒ´H = H produtos (em reacoes de formacao )
Deste modo, podemos determinar as entalpias de varias substancias, sem que
necessariamente tenhamos uma reacao quimica.
Instituto Processus ¡V Sobradinho, Planaltina e Formosa 51
. Queima de glicose
6 12 6ƒvsƒw 2ƒvgƒw 2ƒvgƒw 2 ƒvlƒw C H O ƒy 6O „_ 6CO ƒy 6H O ƒy 15,6 kJ / g de glicose
. Combustao de alimentos e combustiveis
Numa combustao de alimento ou combustivel ha liberacao de energia.
. Combustao de diamante e de grafite
(grafite) 2ƒvgƒw 2ƒvgƒw C ƒy O „_ CO ƒ´H ƒ­ ƒ{ 94,059 kcal /mol
ƒvdiamanteƒw 2ƒvgƒw 2ƒvgƒw C ƒy O „_ CO ƒ´H ƒ­ 94,512 kcal /mol
Em ambas as reacoes, o oxigenio e o gas carbonico estao nas mesmas circunstancias. Desse
modo, a diferenca nas variacoes de entalpia na queima de diamante e grafita esta relacionada
com a diferenca entre as suas energias.
ƒvdiamanteƒw ƒvgrafiteƒw C „_ C ƒ´H ƒ­ ƒ{ 0,453 kcal /mol
Logo, a energia de 1 mol de grafite e menor que 1 mol de diamante.
Energia de ligacao (Entalpia de ligacao):
Por definicao, energia de ligacao e a energia gasta para se quebrar 1 mol de uma
determinada ligacao E um processo sempre endotermico , logo a energia de ligacao sera
sempre um valor positivo.
Alguns Valores De Energia De Ligacao ( kj/Mol)
Calculo de ƒ´H utilizando a energia de ligacao
Lembremos que: ocorre a quebra das ligacoes das moleculas de reagentes (ƒ´H>0) e
formacao das ligacoes das moleculas que formam os produtos (ƒ´H<0).
LEI DE HESS
¢wA quantidade de calor liberada ou absorvida durante um processo, depende apenas dos seus
estados inicial e final.¢w
H C N O S F Cl Br I
H 436 414 389 464 339 565 431 368 297
C 347 293 351 259 485 331 276 218
N 159 222 - 272 201 243 -
O 138 - 184 205 201 201
S 226 285 255 213 -
F 153 255 255 277
Cl 243 218 209
Br 193 180
I 151
Uma equacao termoquimica (etapa global) pode ser expressa pela soma de duas ou mais
equacoes (etapas intermediarias) e como consequencia o ƒ´H global da equacao e a soma dos
ƒ´H das etapas intermediarias ¡§
ƒ´Hglobal = ƒ´H1 + ƒ´H2 + ƒ´H3 + ...... + ƒ´Hn
Instituto Processus ¡V Sobradinho, Planaltina e Formosa 52
Para se alcancar o estado final atraves de etapas intermediarias, nao se pode esquecer
das propriedades das equacoes termoquimicas:
O ƒ´H e diretamente proporcional a quantidade de reagentes e produtos.
A reacao direta possui o mesmo valor de ƒ´H(em modulo) que a reacao inversa. Se a
reacao direta e endotermica, a reacao inversa sera exotermica e vice-versa.
Pode-se somar equacoes termoquimicas cancelando-se as substancias que sao
produzidas e consumidas durante o processo.
6.6- Calor de reacao em pressao constante e em volume constante.
Como ja sabemos, as reacoes quimicas ocorrem, em sua maioria, em recipientes
abertos, sob a pressao constante da atmosfera. Porem, quando os gases participam da reacao,
o calor da reacao medido a pressao constante nao sera o mesmo do calor medido a volume
constante.
Reacao com expansao de volume:
2 C (solido) + O2(g) ¡÷ 2 CO(g) 1 mol 2 mols
. Calor medido a volume constante
. Calor medido a pressao constante
Toda energia sob volume constante, originada da reacao, e liberada na forma de calor (Qv).
Sob pressao constante, o sistema e expandido, executando o trabalhoƒä ƒ­ P.ƒ´V . Logo, parte
daquela energia originada da reacao sera utilizada na realizacao do trabalho Ċ e o calor
liberado (Qp) sera menor que o calor liberado a volume constante (Qv).
Reacao com concentracao de volume:
. Calor medido a volume constante
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. Calor medido a pressao constante
O ar atmosferico, sob pressao constante, executa um trabalho Ċ contrario ao sistema, que
transfere para o exterior a mesma quantidade de calor. Portanto, o calor liberado sob pressao
constante e maior que o calor liberado sob volume constante.
QP ƒ­QV ƒyƒä
Nao ha variacao de volume na reacao:
ƒä ƒ­ ƒ´n.R.T ƒ­ 0 , pois n2 = n1
Portanto: P V Q ƒ­Q
Exercicios:
1. (EsPCEx 2002) O metanol e um combustivel que pode ser obtido atraves da fermentacao do
caldo da cana-de-acucar ou da reacao controlada do oxigenio do ar com o gas metano.
Dados:
CH4(g) + H2O(g) ¡÷CO(g) + 3H2(g) £GH¢X=206,10 kJ
2H2(g) + CO(g) ¡÷CH3OH(l) £GH¢X= -128,33 kJ
2H2(g) + O2(g) ¡÷2H2O(g) £GH¢X= -483,64 kJ
Com base nos dados, pode-se concluir que a variacao de entalpia (em kJ/mol), na formacao do
metanol a partir do metano, e
[A] ¡V 405,87
[B] ¡V 164,05
[C] ¡V 149,21
[D] + 149,21
[E] + 164,05
2. (EsPCEx 2001) Quando, nas condicoes padrao, a combustao total de alcool etilico produz
176 g de gas carbonico, sao liberadas 653,62 kcal. Portanto, o calor da combustao completa
desse alcool, em kcal/mol, e em modulo:
[A] 14,21
[B] 163,41
[C] 326,81
[D] 653,62
[E] 1307,24
3. (EsPCEx 2004) O carbureto de calcio (CaC2), quando tratado com agua, fornece como um
dos produtos o acetileno (C2H2), que, ao sofrer combustao, libera intensa quantidade de
energia.
Se tratarmos 96 g de carbureto de calcio com agua e considerarmos o calor de combustao do
acetileno igual a 300 kcal/mol, podemos afirmar que o volume de CO2 e o calor liberado na
combustao do acetileno obtido nessa reacao, nas CNTP, sao, respectivamente,
(Dados: VMOLAR = 22,4L; massas atomicas em unidade de massa atomica em
(u): H = 1; C = 12; O = 16; Ca = 40).
[A] 33,6 L; 4,5 kcal
[B] 3,36 L; 450 kcal
[C] 67, 2 L; 450 kcal
[D] 33, 6 L; 4500 kcal
[E] 672,0 L; 4.5 kcal
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4. (EsPCEx 2008) O diborano (B2H6) e um hidreto de boro altamente reativo, considerado um
possivel combustivel de foguetes em programas espaciais. O calculo da energia envolvida na
sintese de um mol de diborano pode ser feito utilizando-se a Lei de Hess e conhecendo-se as
reacoes e calores envolvidos nas reacoes, conforme as equacoes abaixo:
I- ( ) 2( ) 2 3( )
3
2 1273
2 s g s B ƒy O „_B O ƒy KJ
II- 2 6( ) 2( ) 2 3( ) 2 ( ) 3 2035 3 g g s g B H ƒy O ƒ{ KJ „_B O ƒy H O
III- 2( ) 2( ) 2 ( )
1
242
2 g g g H ƒy O „_H O ƒy KJ
A respeito das reacoes e do calor envolvido no processo de sintese, e correto afirmar que
[A] a reacao II e exotermica, e o £GH= -3550 kJ
[B] as tres reacoes sao exotermicas, e o £GH= -520 kJ
[C] a reacao II e endotermica, e o £GH= -36 kJ
[D] a reacao II e exotermica, e o £GH= +3550 kJ
[E] as tres reacoes sao exotermicas, e o £GH= +36 kJ
5. (EsPCEx 2008) Em condicoes adequadas, a agua vaporiza-se, passando do estado liquido
para vapor.
Considerando o processo de vaporizacao da agua, nas condicoes fornecidas:
2 (l ) 2 (v) H O „_H O £GH = +44 KJ/mol
A quantidade de calor necessaria para provocar a vaporizacao de 900 mL de agua liquida
nesse processo e:
Dados:
Densidade da agua = 1,0 g/mL
Massas atomicas: H=1 u; O=16 u
[A] 3000 kJ
[B] 1500 kJ
[C] 2200 kJ
[D] 2000 Kj
[E] 1800 kJ
6. (EsPCEx 2009) Sao dadas as seguintes informacoes relativas as reacoes que ocorrem a
temperatura de 25oC e 1 atm.
I. ƒv ƒw ƒv ƒw ƒv ƒw s 2 3(s) 2ƒvgƒw
4Fe 12H O 4 Fe OH 6 H H 643,96 KJ l ƒy „_ ƒy ƒ´ ƒ­ ƒy
II. ƒv ƒw 2 ( ) 2 3(s) 3(s)
6 H O 2Fe O 4 Fe OH H 577,38 KJ l ƒy „_ ƒ´ ƒ­ ƒy
III. 2ƒvgƒw 2(g) 2 ƒv ƒw 6H 3O 6 H O H 1714,98 KJ l ƒy „_ ƒ´ ƒ­ ƒ{
Com base nesses dados, e possivel afirmar que, quando ha producao de somente 1(um) mol
de oxido de ferro III, a partir de substancias simples ocorre
[A] absorcao de 1012,6 KJ.
[B] liberacao de 1012,6 KJ.
[C] absorcao de 824,2 KJ.
[D] liberacao de 824,2 KJ.
[E] liberacao de 577,38 KJ.
7. (CESPE ¡V 2004 Perito PF) De acordo com a segunda lei da termodinamica, se um processo
ocorre em um sistema fechado, a entropia do sistema aumenta para processos irreversiveis e
permanece constante para processos reversiveis. Assim, e correto concluir que a entropia (S)
nunca diminui, isto e, 2ƒvgƒw 2(g) 2 ƒv ƒw 6H 3O 6 H O H 1714,98 KJ l ƒy „_ ƒ´ ƒ­ ƒ{ .
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8. (Perito PCPE ¡V 2006) Dois compostos em analise reagem, segundo e ilustrado pelo
diagrama de energia mostrado abaixo, que representa:
[A] uma reacao endotermica lenta (alto 3(g) (aq) 4 (aq) NH ƒy Hƒy „_ NH ƒy , ƒ´G0 positivo).
[B] uma reacao endotermica rapida (baixo Gƒyƒy ƒ´ , 0 ƒ´G positivo, baixo).
[C] uma reacao endotermica lenta (baixo Gƒyƒy ƒ´ , 0 ƒ´G =0).
[D] uma reacao exotermica rapida (baixo Gƒyƒy ƒ´ , 0 ƒ´G negativo, baixo).
[E] uma reacao exotermica lenta (alto Gƒyƒy ƒ´ , 0 ƒ´G negativo).
9. (Perito PC/RO ¡V 2009) O gas cloro (Cl2) amarelo-esverdeado e altamente toxico. Ao ser
inalado, reage com a agua existente nos pulmoes, formando acido cloridrico (HCl) ¡V um acido
forte, capaz de causar graves lesoes internas, conforme a seguinte reacao:
2(g) 2 (g) (g) (g) Cl ƒy H O „_HCl ƒyHClO
Dados:
Ligacao Energia de ligacao (kJ/mol; 25 ¢XC e 1 atm)
Cl ¡VCl 243
H¡VO 464
H¡VCl 431
Cl¡VO 205
Utilizando os dados constantes, apresentados anteriormente, o valor correto da variacao de
entalpia da reacao verificada, em kJ/mol, e:
[A] - 71
[B] ¡V 104
[C] + 52
[D] + 71
[E] + 104
(Perito PC/PI ¡V 2008 Adaptada) A termodinamica refere-se ao estudo das transferencias de
calor, que ocorrem durante as transformacoes quimicas e algumas transformacoes fisicas.
Com base nos conhecimentos em termodinamica, julgue os itens abaixo:
10. As transferencias de energia, como calor, sao medidas com um calorimetro, um dispositivo
no qual transferencias de energia, como calor, sao monitoradas observando-se mudancas na
temperatura.
11. Os calorimetros sao projetados para manter a transferencia de calor entre o interior e as
vizinhancas, a um minimo valor absoluto.
12. Se a reacao e endotermica, a energia transferida como calor ao calorimetro, resulta em um
aumento de temperatura, £GT. O aumento de temperatura e proporcional a energia transferida,
e a constante de proporcionalidade e a capacidade calorifica do calorimetro.
13. (Perito PC/PI ¡V 2008) A segunda lei da termodinamica resume a origem de todas as
mudancas quimicas. Entao, se quisermos saber por que uma mudanca quimica ocorre,
necessitamos entender a segunda lei e dois conceitos muito importantes a que ela nos leva,
que sao: a entropia e a energia livre.
Sobre a 2a lei da termodinamica e INCORRETO afirmar que:
[A] A entropia de um sistema isolado aumenta no decorrer de uma mudanca espontanea.
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[B] A entropia e uma funcao de estado, e a variacao na entropia de um sistema independe do
caminho entre os estados inicial e final.
[C] A entropia de um sistema aumenta quando a temperatura aumenta, porque um aumento na
temperatura corresponde a um aumento no movimento termico das moleculas.
[D] A entropia de um sistema aumenta quando ocorre a sublimacao de dioxido de carbono, e
diminui quando o gas nitrogenio e comprimido a temperatura constante.
[E] A variacao de entropia, quando uma certa quantidade de calor e transferida para um corpo,
sera menor se o corpo estiver frio e maior se estiver quente.
14. (Perito PC/GO ¡V 2003) O carbeto de tungstenio e um composto muito duro. Por causa
dessa propriedade, o carbeto de tungstenio e usado para a fabricacao de ferramentas de corte
e de brocas.
O carbeto de tungstenio, WC, pode ser obtido a partir dos respectivos elementos, tungstenio e
carbono.
Observe a seguinte reacao quimica: W(s) + C (grafite) ¡÷ WC (s) £GH = ?
Considere os dados abaixo:
2 W(s) + 3 O2 (g) ¡÷ 2 WO 3 (s) £GH = ¡V 1680,6 kJ
C (grafite) + O2 (g) ¡÷ CO2 (g) £GH = ¡V 393,5 kJ
2 WC(s) + 5O2 (g) ¡÷ 2 WO 3 (s) + 2 CO2 (g) £GH = ¡V 2391,6 kJ
Indique a alternativa que apresenta a entalpia de formacao do carbeto de tungstenio:
[A] ¡V 38,0 kJ
[B] ¡V 4465,7 kJ
[C] + 3800,3 kJ
[D] ¡V 3800,3 kJ
15. (Perito PC/MG ¡V 2008) Os gases dioxido e trioxido de enxofre em condicoes apropriadas
produzem acido sulfurico.
Dadas as equacoes termoquimicas:
8ƒvsƒw 2ƒvgƒw 2 ƒv ƒw 2 4ƒv ƒw S ƒy12O ƒy8H O „_8H SO
2( ) 2( ) 3( ) 2SO O 196,70 KJ 2SO g g g ƒy ƒ{ „_
3( ) 2 ƒv ƒw 2 4ƒv ƒw SO H O H SO 130,39KJ g ƒy „_ ƒy
tem-se que o £GH da reacao: 8ƒvsƒw 2ƒvgƒw 2 ƒv ƒw 2 4ƒv ƒw S ƒy12O ƒy8H O „_8H SO , em KJ, e
[A] -1530,34
[B] -3616,58
[C] -2703,85
[D] -4206,68
16. (CESPE ¡V 2008) Sabendo que a entalpia de formacao do CaO (s) e igual a - 635,5 kJ/mol e
a do CO2 (g) e - 394 kJ/mol, e correto afirmar que a entalpia de formacao do CaCO3(s) e igual a
[A] ¡V1.207 kJ/mol.
[B] ¡V418 kJ/mol.
[C] +177,5 kJ/mol.
[D] +241,5 kJ/mol.
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7 ¡V ELETROQUIMICA
A Eletroquimica e um ramo da quimica que estuda reacoes quimicas que ocorrem em
uma solucao envolvendo um condutor (um metal ou um semicondutor) e um condutor ionico (o
eletrolito), envolvendo trocas de eletrons entre o eletrodo e o eletrolito.
Este campo cientifico abrange todos os processos quimicos que envolvam
transferencia de eletrons entre substancias, logo, a transformacao de energia quimica em
energia eletrica. Quando tal processo ocorre, produzindo transferencia de eletrons, produzindo
espontaneamente corrente eletrica quando ligado a um circuito eletrico, ou produzindo
diferenca de potencial entre dois polos, e chamado de pilha ou bateria (que muitas vezes e
formada de diversas celulas). Quando tal processo e proporcionado, induzido, pela acao de
uma corrente eletrica de uma fonte externa, este processo e denominado de eletrolise.
7.1 - Potenciais de oxidacao e reducao
Potencial eletroquimico, potencial redox, potencial de oxidacao/reducao, potencial de
eletrodo e a espontaneidade, ou a tendencia de uma especie quimica adquirir eletrons e, desse
modo, ser reduzido. Cada especie tem seu potencial intrinseco de oxirreducao.
Para se obter potenciais de eletrodos se atribui um valor arbitrario a um deles, que se
toma como referencia. Os demais sao medidos verificando-se a diferenca de potencial que
adquirem quando ligados ao eletrodo de referencia. O sinal depende do sentido em que ocorre
a reacao do eletrodo. Por convencao, os potenciais de eletrodo se referem a semi-reacao de
reducao. O potencial e considerado positivo quando a reacao que ocorre no eletrodo ( em
relacao ao de referencia ) e a reducao, e negativo quando e a oxidacao.
Por convencao, o potencial padrao de eletrodo do hidrogenio e igual a zero e o seu
potencial padrao de reducao e igual a zero:
2
( ) ( ) 2 aq s Cu e Cu ƒy ƒ{ ƒy „_
E0
red = 0 (convencao)
A IUPAC eliminou o termo potencial de oxidacao. Sempre deve ser usada a expressao
potencial de reducao.
A medida do potencial padrao de reducao de um dado eletrodo padrao e feita medindose
a ddp de uma pilha padrao na qual uma das semipilhas e um eletrodo padrao de hidrogenio
e a outra e o eletrodo padrao cujo E0
red se quer medir.
. Quanto maior for o E0
red, mais facil sera a reducao e mais forte sera o oxidante.
. Quanto menor for o E0
red, mais dificil sera a reducao e mais fraco sera o oxidante.
. Quanto maior for o E0
red, mais dificil sera a oxidacao e mais fraco sera o redutor.
. Quanto menor for o E0
red, mais facil sera a oxidacao e mais forte sera o redutor.
Tabela de potenciais de oxi-reducao:
Potenciais de oxidacao
(Eo
ox), em volt
Potenciais de reducao (Eo
red),
em volt
+ 3,04
Li
+
+ 1e Li„a ƒ{3,04
+ 2,87
Ca2+ + 2e Ca„a
ƒ{2,87
+ 2,71
Na+ + 1e Na„a
ƒ{2,71
+ 2,36 Mg2+ + 2e Mg„a ƒ{2,36
+ 1,66 Al3+ + 3e Al„a ƒ{1,66
+ 0,76
Zn2+ + 2e Zn„a
ƒ{0,76
+ 0,44 Fe2+ + 2e Fe„a ƒ{0,44
+ 0,28 Co2+ + 2e Co„a ƒ{0,28
+ 0,25
Ni2+ + 2e Ni„a
ƒ{0,25
+ 0,14 Sn2+ + 2e Sn„a ƒ{0,14
+ 0,13 Pb2+ + 2e Pb„a ƒ{0,13
0,00 2H+ + 2e H2 0,00
¡V0,34 Cu2+ + 2e Cu„a +0,34
¡V0,80 Ag+ + e Ago +0,80
¡V0,85 Hg2+ + 2e Hg„a +0,85
A
U
M
E
N
T
A
O
C
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7.2 - Espontaneidade de uma reacao de oxirreducao
Sabemos que a reacao que ocorre numa pilha e espontanea e a voltagem e sempre
positiva, portanto, podemos afirmar que:
. Quando a voltagem calculada para a reacao (Etotal ou £GV) for de valor positivo, a reacao
sera espontanea.
Etotal > 0 . reacao espontanea.
Exemplo:
A reacao e espontanea.
. Quando a voltagem calculada para a reacao for de valor negativo, a reacao nao sera
espontanea. Entao, a reacao inversa sera espontanea.
Etotal < 0 . reacao nao-espontanea
Exemplo:
A reacao direta e nao-espontanea, a reacao inversa sera espontanea.
7.3 - Pilhas e acumuladores
Pilha eletrica, celula galvanica, pilha galvanica ou ainda pilha voltaica e um dispositivo
que utiliza reacoes de oxido-reducao para converter energia quimica em energia eletrica. A
reacao quimica utilizada sera sempre espontanea.
Neste dispositivo, tem-se dois eletrodos que sao constituidos geralmente de metais
diferentes, que fornecem a superficie na qual ocorrem as reacoes de oxidacao e reducao.
Estes eletrodos sao postos em dois compartimentos separados, imersos por sua vez em um
meio contendo ions em concentracoes conhecidas e separados por uma placa ou membrana
porosa, podendo ser composta por argila nao-vitrificada, porcelana ou outros materiais. As
duas metades desta celula eletroquimica sao chamadas de compartimentos e tem por
finalidade separar os dois reagentes participantes da reacao de oxido-reducao, do contrario, os
eletrons seriam transferidos diretamente do agente redutor para o agente oxidante. Finalmente,
os dois eletrodos sao conectados por um circuito eletrico, localizado fora da celula,
denominado circuito externo, garantindo o fluxo de eletrons entre os eletrodos.
As pilhas nao devem ser confundidas com as baterias. Enquanto a primeira apenas
converte energia quimica a eletrica, a segunda faz a interconversao entre energia quimica e
eletrica.
Catodo e o eletrodo no qual ha reducao (ganho de eletrons). E o polo positivo da pilha.
Anodo e o eletrodo no qual ha oxidacao (perda de eletrons). E o polo negativo da pilha.
Os eletrons saem do anodo (polo negativo) e entram no catodo (polo positivo) da pilha.
¡V1,07 Br2 + 2e 2Brƒ{ +1,07
¡V1,36 Cl2 + 2e 2Clƒ{ +1,36
¡V1,50 Au3+ + 3e Au„a +1,50
¡V2,87 F2 + 2e 2Fƒ{ +2,87
Celula voltaica. Neste exemplo ha dois
compartimentos separados por uma ponte salina
Instituto Processus ¡V Sobradinho, Planaltina e Formosa 59
Suponhamos, por exemplo, que separemos fisicamente a barra de zinco de uma solucao de sulfato de cobre. O zinco e imerso numa solucao de sulfato de cobre, assim como uma barra de cobre. As duas barras encontram-se interligadas eletricamente mediante um fio. Este dispositivo forma uma pilha.
As barras de zinco e de cobre sao denominadas eletrodos e fornecem a superficie na qual ocorrem as reacoes de oxidacao e de reducao. Se os eletrodos de zinco e o cobre forem ligados entre si, por meio de um circuito externo, havera um escoamento de eletrons atraves desse circuito, do eletrodo de zinco para o de cobre, em cuja superficie serao recebidos pelos ions Cu+2. (lembre-se da fila de reatividade!).
E esses ions serao reduzidos e os atomos de cobre se depositarao na superficie do eletrodo de cobre (eletrodeposicao). Nesta celula o eletrodo de zinco e denominado anodo. O anodo e um eletrodo no qual ocorre a oxidacao:
Zn(s) ¡÷ Zn2+ + 2e¡V (reacao anodica)
O eletrodo de cobre, nesta composicao, sera o catodo, um eletrodo no qual se realiza a reducao.
Cu2+ + 2e¡V ¡÷ Cu(s) (reacao catodica)
A medida que se vai realizando a reacao da celula, os ions de zinco migram afastando-se do anodo de zinco, em direcao do eletrodo de cobre, a semelhanca do que ocorre com os ions de cobre. A pilha pode conter uma parede permeavel ou uma ponte salina (com cloreto de potassio, os ions Cl¡V migram em direcao ao anodo e os ions K+ migram em direcao ao catodo) que fazem o contato entre as duas celulas. As reacoes de eletrodo e a reacao da celula sao:
Anodo : Zn (s) ¡÷ Zn2+ + 2 e¡V
Catodo : 2 e¡V + Cu2+ ¡÷ Cu(s)
Reacao Global da Celula: Zn(s) + Cu2+ ¡÷ Zn2+ + Cu(s)
. Representacao convencionada pela IUPAC
Anodo/Solucao do anodo//Solucao do catodo/Catodo
Exemplo: Pilha de Daniell ¡÷ Zn/Zn2+//Cu2+/Cu
Obs.: Metodo para lembar:
AONDE: Anodo Oxidacao Negativo Diminui Espessura. O anodo sofre oxidacao, e o polo negativo e como resultado diminui a sua espessura (perde massa).
A ordem dos potenciais segue o esquema:
Familia 1A
Familia 2A
Aluminio(Al)
Outro metodo mnemonico e o CRAO: Catodo Reducao Anodo Oxidacao. Uma possivel vantagem deste ultimo metodo e que nao cita as cargas positivas e negativas, que sao opostas na pilha e na eletrolise, podendo dessa forma ser usado para ambas (pilha e eletrolise).
7.4 - Eletrolise
Eletrolise e a reacao nao espontanea provocada pela passagem de corrente eletrica, atraves de uma solucao.
Catodo da cela eletrolitica e o eletrodo negativo, isto e, ligado ao polo negativo do gerador. Nele ocorre sempre uma reacao de reducao.
Anodo da cela eletrolitica e o eletrodo positivo, isto e, ligado ao polo positivo do gerador. Nele sempre ocorre uma reacao de oxidacao.
Polo Positivo
Polo Negativo
Pilha
Catodo
anodo
Celula Eletrolitica
anodo
Catodo
Na eletrolise em solucao aquosa de sais de metais alcalinos (Na+, K+...), alcalino-terrosos (Ca2+, Ba2+...) e de aluminio (Al3+), a descarga no catodo nao e a dos respectivos cations, mas ocorre segundo a equacao:
2H2O + 2e- ¡÷ H2 + 2(OH)-
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Nas eletrolises em solucao aquosa e com anodo inerte (Pt ou grafite) de sais
oxigenados (SO4
2-, NO3
-, PO4
3-...) nao ha a descarga dos respectivos anions oxigenados, mas
ocorre a descarga segundo a equacao:
H2O ¡÷ 2H+ + .O2 + 2e-
O anion F-, embora nao seja oxigenado, comporta-se como os anions oxigenados em
relacao a descarga no anodo.
Nas eletrolises em solucao aquosa com anodo de metal nao-inerte M (prata ou metal
mais reativo que a prata), a descarga que ocorre no anodo e segundo a equacao:
M ¡÷ M x+ + xe-
Ag ¡÷ Ag+ + e-
Cu ¡÷ Cu2+ + 2e-
Purificacao eletrolitica do cobre:
Faz-se a eletrolise de CuSO4 em solucao aquosa usando como catodo um fio de cobre
puro e como anodo um bloco de cobre impuro. Nesse processo, precipita a lama anodica que
contem impurezas de Au, Ag, Pt, etc., da qual sao posteriormente extraidos esses metais.
Galvanoplastia - Douracao, prateacao, niquelacao, cromeacao, etc., feitas por via eletrolitica.
Aplicacoes da eletrolise:
. Obtencao de metais (Al, Na, Mg)
. Obtencao de NaOH, H2 e Cl2
. Purificacao eletrolitica de metais
. Galvanoplastia
7.5 - Corrosao
O processo de corrosao dos metais abrange a oxidacao e a reducao.
Nos metais como o Zn, Al, Cr, forma-se uma camada delgada de oxido que adere a superficie
do metal. Tal camada evita que a oxidacao prossiga.
Para o ferro, a ferrugem (oxido de ferro) nao apresenta aderencia com a superficie do metal e a
oxidacao continua. Para que ocorra o enferrujamento e necessaria a presenca do oxigenio e da
agua; um ferro nao enferruja somente na presenca da agua ou somente na presenca do
oxigenio.
Colocando uma barra de ferro em contato com a agua que contem O2 dissolvido, o ferro e
oxidado (regiao anodica):
2 0
( ) ( ) 2 s aq Fe Fe e
ƒy ƒ{ „_ ƒy
As moleculas de oxigenio sao reduzidas (regiao catodica):
2( ) 2 ( ) ( )
1
2 2
2 aq l aq O H O e OH ƒ{ ƒ{ ƒy ƒy „_
Ao somar as duas semi-reacoes e considerando que Fe(OH)2 e insoluvel, temos:
( ) 2( ) 2 ( ) 2( )
1
( )
2 Fe s ƒy O aq ƒy H Ol „_Fe OH s
Os ions dissolvidos na agua sofrem oxidacao:
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2 3
( ) 2( ) 2 ( )
1
2 2 2
2 aq aq l Fe O H O Fe OH ƒy ƒy ƒ{ ƒy ƒy „_ ƒy
Os ions Fe3+ e OH- se unem, constituindo o oxido de ferro hidratado na cor castanhoavermelhada:
3
( ) ( ) 3( ) 2 3 2 6 2 ( ) .3 aq aq s Fe OH Fe OH Fe O H O ƒy ƒ{ ƒy „_ „_
Concluindo, a corrosao do ferro apresenta um mecanismo eletroquimico.
Exercicios:
1. (PC/RJ ¡V 2008) Aplicou-se corrente eletrica com intensidade de 5 amperes, por 2 minutos, a
uma solucao contendo sais dos metais X e Y os quais possuem equivalentes eletroquimicos de
0,300 e 0,400, respectivamente.
As massas em grama de X e de Y depositadas, pela ordem, no catodo sao:
[A] 0,300 e 0,400g
[B] 0,180 e 0,240g
[C] 0,500 e 0,300g
[D] 0,220 e 0,150g
[E] 0,400 e 0,300g
2. (PC/RJ ¡V 2008) Uma pilha pode ser representada de acordo com o esquema a seguir:
3. (PC/MG ¡V 2008) As reacoes de oxido-reducao participam direta ou indiretamente de
inumeros processos de grande importancia em nossas vidas, como por exemplo a combustao
da glicose. E gracas a essa reacao que nosso organismo obtem energia para realizar as
funcoes vitais.
Todas as equacoes abaixo correspondem a reacoes de oxido-reducao, EXCETO:
[A] 4(g) 2(g) 2ƒvgƒw 2 (l) CH ƒy 2O „_ CO ƒy 2 H O
[B] ƒv ƒw
2
aq 2 (l) (s) 2(g) (aq) 2Cu 2H O 2Cu O 4H ƒy ƒy ƒy „_ ƒy ƒy
[C] ƒv ƒw ƒv ƒw
2
3 (aq) (s) aq 3 g 2 (aq) 2 (l) NO 4Zn 7OH NH 4ZnO 2H O ƒ{ ƒ{ ƒ{ ƒy ƒy „_ ƒy ƒy
[D] (s) 2(g) 3(s) 2Al ƒy 3Cl „_ 2AlCl
[E] 3(g) (aq) 4 (aq) NH H NH ƒy ƒy ƒy „_
4. (PC/CE ¡V 2005) Uma pilha de combustivel tem as seguintes reacoes de eletrodos:
Catodo 4H O 4e
2
ƒy ƒy ƒy „_ 2H O
2
Anodo
2
2H „_ 4H ƒy 4e ƒy
Para se obter uma corrente de 1A durante 2 horas, 40 minutos e 50 segundos, houve o
consumo nas CNTP em litros de gas oxigenio e litros de gas hidrogenio, respectiva e
aproximadamente:
A) 1,12 e 2,24
Sobre essa pilha, e correto afirmar que:
[A] a pilha gera uma diferenca de potencial
igual a 1,10V.
[B] a concentracao da solucao de sulfato de
cobre aumenta com o tempo.
[C] durante o seu funcionamento o zinco e
reduzido.
[D] a lamina de cobre atua como eletrodo
negativo ou catodo.
[E] a pilha gera uma diferenca de potencial
igual a 0,42V.
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B) 0,56 e 1,12
C) 2,24 e 1,12
D) 0,70 e 1,40
5. (PC/CE ¡V 2005) Uma pilha foi montada utilizando uma barra de chumbo em solucao
2ƒy 0,025M de Pb e uma barra de prata em solucao 0,0015M de ƒy Ag . Sabendo-se os potenciais
de reducao no estado padrao:
2ƒy Pb + 2e „_ Pb o E = ƒ{0,13 volts
ƒy Ag + 1e „_ Ag o E = +0,80 volts
podemos afirmar, corretamente, que a carga em ampere-hora (A.h) que essa pilha pode
fornecer e a d.d.p. (em volts) sao, respectiva e aproximadamente:
[A] 32 e 1,5
[B] 40 e 1,6
[C] 45 e 2,0
[D] 54 e 0,80
6. (PC/GO ¡V 2003) Nas celulas eletroliticas, a energia eletrica e usada para promover reacoes
quimicas. Esse processo e denominado eletrolise.
A celula de Downs e usada para a producao industrial do sodio metalico pelo processo de
eletrolise ignea do cloreto de sodio.
Observe a celula de Downs, na figura abaixo:
A respeito da eletrolise ignea do cloreto de sodio, considere as seguintes afirmativas:
I. Os produtos obtidos na eletrolise ignea do cloreto de sodio sao: sodio metalico e o gas cloro.
II. Na celula de Downs no anodo ocorre a semi-reacao: 2Na
+
+ 2 e
-
¡÷ 2Na(l)
III. Na celula de Downs no catodo ocorre a semi-reacao: 2 Cl
-
¡÷ Cl2 (g) + 2 e
¡V
IV. A massa de sodio metalico produzida pelo consumo de 3 mols de eletrons numa eletrolise
ignea do cloreto de sodio foi de 69 g.
Marque a alternativa CORRETA:
[A] Apenas a afirmativa I e verdadeira.
[B] Apenas as afirmativas II e III sao verdadeiras.
[C] Apenas as afirmativas I, II e IV sao verdadeiras.
[D] Apenas as afirmativas I e IV sao verdadeiras.
7. (CESPE ¡V 2010) Suponha que a reacao oxidacao-reducao espontanea mostrada abaixo
represente um processo de corrosao eletroquimica.
Zn(s) + Pd2(aq) ¡÷ Zn2(aq) + Pd(s)
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Nessa situacao, considerando que os potenciais de reducao padrao do zinco e do paladio
sejam, respectivamente, iguais a -0,76 volts e 0,95 volts, assinale a opcao correta.
[A] O zinco metalico sofre reducao, representada pela seguinte reacao: Zn(s) ¡÷ Zn2+(aq) + 2e-
[B] O paladio metalico e formado em funcao da seguinte reacao de oxidacao:
Pd2+(aq) + 2e- ¡÷ Pd(s).
[C] A diferenca de potencial padrao no processo de corrosao eletroquimica equivale a 0,19
volts.
[D] O anodo corresponde ao eletrodo de zinco, e o catodo, ao eletrodo de paladio.
[E] Os eletrons fluem do eletrodo de paladio para o eletrodo de zinco.
(EsAEX ¡V 2010) Considere as informacoes abaixo para julgar os itens de 8 a 12.
A seguir sao apresentados os potenciais padrao de reducao para algumas semirreacoes:
2
( ) ( ) 2 aq s Fe e Fe ƒy ƒ{ ƒy „_ E0 = -0,44V
2
( ) ( ) 2 aq s Sn e Sn ƒy ƒ{ ƒy „_ E0 = -0,14V
( ) 2( ) 2 2 aq aq H e H ƒy ƒ{ ƒy „_ E0 = 0,00V
2
( ) ( ) 2 aq s Cu e Cu ƒy ƒ{ ƒy „_ E0 = +0,34V
A partir dessas informacoes e de conhecimentos sobre eletroquimica, analise as afirmativas
abaixo e, a seguir, assinale a alternativa correta
8. Ferro solido colocado em solucao de Sn2+(aq) nao reagira.
9. Solucao de cobre (II) pode ser conservada em toneis de estanho.
10. No eletrodo padrao de hidrogenio o pH e igual a zero.
11. Uma pilha com eletrodo de cobre em solucao de Cu2+(aq) 0,5 mol/L e estanho em solucao
de Sn2+(aq) 0,5 mol/L, apresenta 0,48V de f.e.m.
12. Para uma pilha com eletrodo de cobre em solucao de Cu2+(aq) e de estanho em solucao de
Sn2+(aq), o cobre e agente oxidante.
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8 ¡V TECNOLOGIAS ASSOCIADAS A QUIMICA ORGANICA
Petroquimica
A petroquimica e a atividade industrial de producao de derivados de petroleo, normalmente a partir da separacao dos componentes do petroleo por destilacao. No Brasil, o petroleo e encontrado em aguas oceanicas profundas, o que encarece a sua extracao. O maior estado produtor e o Rio de Janeiro, na Bacia de Campos, cuja contribuicao e de quase 75%. A cidade-base de exploracao desse mineral e Macae. A petroquimica cresceu vertiginosamente nesse ultimo seculo, com a necessidade de substitutos mais lucrativos para diversos produtos, como por exemplo o algodao, o marfim, a madeira, etc. A industria de plastico, chamada de industria da 3a geracao, e uma industria que sobrevive do petroleo e seus gases. Os paises com industrias petroquimicas de maior porte sao os Estados Unidos,Canada, as potencias europeias e o Japao.
O petroleo, oleo de pedra, e uma mistura de hidrocarbonetos, rica em alcanos. Definido assim, nao parece ser algo la muito importante. Mas basta lembrar que nosso mundo e frequentemente chamado de civilizacao do petroleo e que para garantir seu suprimento nacoes se dispoem a ir a guerra, para concluirmos que deve haver alguma coisa naqueles carbonos e hidrogenios que justifique tanto barulho.
Nem sempre foi assim. O petroleo e conhecido ha milhares de anos nas regioes onde aflorava espontaneamente para a superficie. Pelas suas propriedades era usado pelos povos antigos do Oriente Medio para calafetar construcoes, como lubrificante e como combustivel para aplicacoes diversas. Alguns usavam o oleo ate para aplicacoes medicinais.
Por mais util que fosse, jamais ocorreria aos mesopotamios, egipcios ou persas que aquele liquido negro, grudento e mal cheiroso, poderia ter importancia vital no desenvolvimento e riqueza de seus paises.
Hoje o petroleo responde por quase a metade de toda a energia gerada no mundo. Sem ele as usinas termoeletricas parariam de funcionar, deixando cidades as escuras. Veiculos terrestres, navios e avioes ficariam parados, industrias nao produziriam nada e os habitantes dos paises frios congelariam no inverno, sem o combustivel da calefacao domestica.
Aplicacoes do petroleo alem dos combustiveis:
E nao para por ai. Alem dos combustiveis e lubrificantes que saem direto das refinarias, a nafta e um dos derivados do petroleo e a materia-prima basica da industria petroquimica, de onde vem os plasticos, resinas, solventes e outros produtos tao presentes em nosso cotidiano que fica dificil pensar a vida sem eles.
Sem o petroleo, a maioria dos materiais sinteticos nao existiriam. Roupas de poliester e tenis de nylon teriam que voltar a ser feitos de algodao. Um mundo sem plasticos hoje seria um pesadelo.
Alem do que, uma infinidade de processos industriais depende de insumos derivados do petroleo. Sem eles a industria farmaceutica, por exemplo, nao poderia fabricar uma serie de medicamentos indispensaveis.
Para completar, tanques e avioes de guerra tambem sao movidos a petroleo. Se falamos em nacoes dispostas a ir a guerra para garantir seus suprimentos de combustiveis e porque sem eles e impossivel guerrear. Ironia mortal, mas verdadeira.
Mas afinal, o que tem aqueles tais alcanos a ver com tudo isto? Bem, os hidrocarbonetos que formam o petroleo sao constituidos de cadeias organicas variadas, de diferentes tamanhos e formatos, conforme composicao tipica abaixo: Parafinas normais 14% Parafinas ramificadas 16% Parafinas ciclicas (naftenicas) 30% Aromaticos 30% Resinas e asfaltenos 10%
Parafinas e um outro nome para os alcanos, que sao hidrocarbonetos formados por cadeias carbonicas saturadas. So para lembrar, uma cadeia carbonica saturada e aquela que
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apresenta apenas ligacoes simples e onde todos os carbonos estao ligados a um atomo de hidrogenio. O alcano mais simples e a molecula de metano:
O metano e um hidrocarboneto alcano com apenas um atomo de carbono, mas os alcanos formadores do petroleo podem ter ate 45 carbonos em suas cadeias. Esta composicao diversificada permite que diferentes substancias possam ser obtidas de uma unica fonte, ainda relativamente barata e abundante.
Estas substancias tanto podem ser combustiveis de diferentes aplicacoes quanto materias primas de utilizacoes diversas. Sem esta opcao variada de alternativas quimicas oferecidas pelo petroleo, seria preciso sintetizar as cadeias organicas necessarias as diferentes aplicacoes, o que tornaria o processo muito mais trabalhoso e caro.
Assim, apenas aquecendo o petroleo sob condicoes controladas em uma coluna de fracionamento de uma refinaria podemos obter toda uma gama de derivados: Gas natural Gas liquefeito de petroleo (GLP) Eter de petroleo Benzina Gasolina Nafta Querosene Oleo diesel Oleo combustivel pesado Oleo lubrificante Parafina e vaselina Residuos: asfalto
Os tres primeiros produtos da lista de petroquimicos de primeira geracao sao chamados alcenos ou olefinas, diferentes dos alcanos por serem insaturados, ou seja, possuem uma dupla ligacao em suas cadeias carbonicas.
As olefinas sao as materias primas basicas para a producao dos polimeros industriais (plasticos) mais comumente usados - polietileno (o plastico da sacolinha de supermercado), polipropileno (brinquedos, eletrodomesticos e plasticos de engenharia) e polibutadieno (pneus).
No fim da lista dos produtos petroquimicos citados temos benzeno, tolueno e xileno, tres solventes aromaticos, que se caracterizam por possuir um anel benzeno em suas estruturas. Sao utilizados em diversas aplicacoes como plasticos, tintas e vernizes, detergentes, fertilizantes, defensivos agricolas.
Etileno Propileno Butadieno Benzina Benzeno Tolueno Xileno
Molecula de metano, um dos alcanos do petroleo
A nafta e o etano (outro alcano, este com dois carbonos) sao enviados da refinaria para uma central petroquimica de primeira geracao, de onde se obtem:
Molecula de propeno ou propileno, alceno ou olefina petroquimica, materia prima do polipropileno, plastico com multiplas aplicacoes, como os parachoques dos carros modernos.
Anel benzeno, estrutura.
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O benzeno e uma das materias primas da cadeia de obtencao do nylon, material
sintetico de alta resistencia mecanica, usado na confeccao de roupas, calcados, linhas de
pesca, auto-pecas e proteses dentarias.
Por tudo isto e mais que o petroleo sozinho construiu a riqueza de alguns paises que,
sem suas reservas abundantes do chamado ouro negro, seriam nacoes lembradas apenas por
suas mazelas economicos.
Mas mesmo o pais mais rico do mundo, os Estados Unidos da America, deve muito do
seu sucesso economico ao fato de ter sido o primeiro a vislumbrar os potenciais da industria do
petroleo criando, grandes companhias de exploracao e refino que atuavam em seu proprio
territorio e no de outros paises.
O petroleo traz riqueza a quem o produz e supre as necessidades de energia e materia
prima de quem o consome, mas sua importancia estrategica faz dele uma fonte potencial de
conflitos, uma das razoes pela qual o Oriente Medio e uma das regioes do mundo que mais
despertam interesse e preocupacao global.
Quando o assunto e petroleo, quimica e geopolitica, alcanos e alfetenas costumam
andar juntos. Alfetena, para quem nao sabe, nao e um termo quimico. E um substantivo em
desuso, que significa hostilidade, discordia, guerra.
Polimeros sinteticos
Polimeros e uma palavra originaria do grego que significa: poli (muitos) e meros
(partes). Sao macromoleculas formadas por moleculas pequenas (monomeros) que se ligam
meio de uma reacao denominada polimerizacao.
Os polimeros podem ser naturais ou sinteticos. Dentre os varios polimeros naturais
podemos citar a celulose (plantas), caseina (proteina do leite), latex natural e seda. Sao
exemplos de polimeros sinteticos o PVC, o Nylon e acrilico.
Com relacao ao tipo de reacao de polimerizacao, os polimeros sinteticos sao classificados
basicamente em dois grupos: de adicao e de condensacao.
Os polimeros de adicao sao formados por monomeros iguais que apresentam pelo
menos uma dupla ligacao a qual e rompida para que ocorra a reacao de adicao. Como
exemplo temos a formacao de um polimero muito empregado em tubulacoes de agua, o
policloreto de vinila - PVC:
Os polimeros de condensacao sao formados geralmente pela reacao entre dois
monomeros iguais ou diferentes, com eliminacao de moleculas pequenas, por exemplo, agua.
O nylon 66 e um exemplo de polimero de condensacao que utiliza como monomeros o
hexanodioico (acido adipico) e a 1,6-hexanodiamina (hexametilenodiamina), abaixo
representadas.
Nesta reacao ocorre a quebra da ligacao C¡VOH no acido e N¡VH na amina, levando a
formacao de agua (H2O) e da ligacao C¡VN que ¢wune¡ü os monomeros. O polimero obtido por
essas sucessivas combinacoes, conhecido por nylon, tem grande aplicacao na industria textil e
foi primeiramente obtido em 1938 pelo quimico Wallace Hume Carothers.
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Quanto a fusibilidade, os polimeros sinteticos, podem ser classificados em
termoplasticos (podem ser fundidos por aquecimento e solidificados por resfriamento) e
termorrigidos (infusiveis e insoluveis, nao permitem reprocessamento).
Os termoplasticos, de acordo com sua durabilidade e desempenho podem ser
convencionais ou de engenharia. Os termoplasticos de engenharia apresentam melhores
propriedades termicas e mecanicas que os convencionais, alem de possuirem um maior custo.
Sao exemplos de termoplasticos de engenharia, o policarbonato ¡V PC (utilizados na fabricacao
de CD, janelas de aeronaves e ginasios de esportes) e as poliamidas ¡V Nylons (usados em
engrenagens plasticas, tecidos impermeaveis etc).
Os termoplasticos convencionais sao encontrados principalmente nas embalagens
plasticas como garrafas, copos descartaveis, potes, sacos plasticos etc. Para a reciclagem de
plastico e necessario separar, por categorias, os diferentes residuos polimericos urbanos
utilizando-se de procedimento sistematico de identificacao.
Codigos:
Sao numeros ou siglas inscritos no produto que indicam o material empregado na
confeccao da embalagem. Normalmente estao localizados na parte inferior dos frascos e potes
e no interior das tampas. Sao eles:
Tabela 1: Solubilidade dos plasticos utilizados na confeccao das embalagens dos produtos domesticos.
Aditivos em alimentos
Os aditivos alimentares sao substancias que sao adicionadas aos alimentos com o
proposito de manter ou modificar o seu sabor ou melhorar a sua aparencia. Alguns aditivos sao
utilizados ha seculos, como o sal (por exemplo, no presunto) ou o vinagre (nos picles) entre
outros.
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Com o desenvolvimento da industria alimentar na segunda metade do seculo XX, foram progressivamente introduzidos novos aditivos, mais fortes, azedos, molhados, secos, mal cheirosos e duraveis de origem natural e artificial, permitindo a producao em larga escala e o transporte de alimentos a grandes distancias, assegurando que o produto chega ao consumidor com um aspecto atraente. Os aditivos utilizados na producao de um determinado alimento devem ser obrigatoriamente discriminados na sua embalagem, incluidos na lista de ingredientes utilizados na sua elaboracao. Os aditivos utilizados pela industria devem forcosamente ter sido objeto de aprovacao previa e fazer parte de uma lista dita positiva. Todos os aditivos eventualmente utilizados e nao incluidos nessa lista sao ilegais e o seu uso e, portanto, proibido. Globalmente, como meio para regulamentar a sua utilizacao e informar os consumidores, os aditivos alimentares sao identificados por um codigo unico composto de um numero antecedido pela letra "E", o numero E.
Acidulantes:
Sao adicionados acidos aos alimentos para tornar os sabores mais "vivos", e tambem para servir como conservantes e antioxidantes. Alguns acidos comumente usados sao: acido acetico, acido citrico, acido tartarico, acido malico, acido fumarico e o acido lactico.
Reguladores de acidez:
Sao utilizados para alterar ou controlar a acidez ou alcalinidade dos alimentos.
Antiaglomerantes e antiumectantes:
Evitam a aglomeracao de particulas de produtos em po (como no sal ou leite em po).
Agentes antiespuma (antiespumantes):
Reduzem ou inibem a formacao de espumas em alimentos.
Antioxidantes:
Atuam como conservantes ao inibir os efeitos do oxigenio sobre os alimentos, sendo em geral beneficos para a saude (a Vitamina C e um exemplo).
Agentes de volume:
Sao incorporados para aumentar o volume do alimento, sem alterar as suas caracteristicas (por exemplo, amido).
Corantes:
Adicionados para substituir cores perdidas durante a preparacao ou para tornar os alimentos mais atrativos.
Emulsificantes:
Fazem com que a agua e oleos permanecam misturados numa emulsao, como na maionese.
Aromatizantes (flavorizantes):
Dao aos alimentos sabores ou aromas particulares, podendo ter origem natural ou artificial.
Intensificadores de sabor:
Intensificam o sabor original dos alimentos.
Humidificantes (umectantes):
Evitam que os alimentos sequem, alem de ser benefico a saude. E responsavel tambem por manter o alimento em sua textura industrial,sem secar ou apodrecer
Conservantes:
Previnem ou inibem os estragos causados nos alimentos por fungos, bacterias, e outros microorganismos.
Estabilizantes, espessantes e gelificantes:
Como o agar ou a pectina (utilizada em compotas) conferem aos alimentos texturas mais firmes. Nao sendo verdadeiros emulsionantes, ajudam a estabilizar as emulsoes. Os espessantes aumentam a viscosidade dos alimentos sem alterarem significativamente as suas restantes propriedades. Ja os gelificantes como as Carragenas, atuam no alimento para que este adquira a consistencia de um gel. Alem de nao causar nenhum dano a saude. Em uma
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dieta liquida espessada, o amido de milho ou a maizena em contato com o pH acido do estomago forma gel e assim torna mais lento o esvaziamento do alimento no estomago, e evita refluxo.
Edulcorantes (adocantes):
Alteram o sabor dos alimentos. Adocantes, que nao o acucar, sao adicionados para reduzir a energia fornecida pelo alimento ou por poderem ser ingeridos por diabeticos.
Outras:
Outras categorias de aditivos menos numerosas sao: endurecedores; espumantes; dispersantes de gases em alimentos liquidos ou solidos; levedantes quimicos; os agentes de transporte incluindo solventes de transporte; sais de fusao; dispersantes de proteinas; agentes de brilho e protecao superficial; amidos modificados; gases de embalagem e propulsores; complexantes de metais.
Os aditivos trazem alguns perigos para a pessoa que esta ingerindo, pois se ela tiver alguma alergia ela podera se intoxicar.
Agroquimica
A agroquimica consiste na aplicacao da quimica na agricultura. A sua acao, objeto de estudo e meios tecnicos nao incide somente na producao de agroquimicos, mas tambem na analise e prevencao de efeitos danosos de substancias quimicas tanto nas culturas como nos seres humanos (agricultores e consumidores).
O consumo de agrotoxicos vem tomando proporcoes cada vez maiores, sua utilizacao em larga escala e responsavel por um grande numero de mortes e doencas dos trabalhadores, alem das consequencias ao meio ambiente e do agravo nas condicoes de saude da populacao consumidora dos alimentos.
Uma das maiores preocupacoes nesse sentido e com o grande numero de vendas de agrotoxicos nos paises perifericos e nos chamados ¢wpaises em desenvolvimento¡ü. Os indices apontam para o aumento desse consumo sem o controle e o alerta para os perigos da sua utilizacao, incluindo ai a ausencia de uma fiscalizacao punitiva por parte do estado e da populacao.
Alem de consequencias diretas na saude dos trabalhadores e da populacao, a implementacao do uso de agrotoxicos minimiza as possibilidades de comercializacao e exportacao dos produtos, ja que o sistema de vigilancia internacional vem atentando para a intolerancia dos residuos dos agrotoxicos nos alimentos.
A utilizacao de agrotoxicos nas producoes agricolas vem acompanhando o desenvolvimento das forcas produtivas, sendo responsavel por graves consequencias aos seres humanos, tanto aos que lidam diretamente com o produto ¡V trabalhadores rurais e industriais ¡V quanto a populacao em geral consumidora dos alimentos.
Tipos de agroquimicos:
. Fertilizantes ou adubo
Fertilizantes ou adubos sao compostos quimicos que visam suprir as deficiencias em substancias vitais a sobrevivencia dos vegetais. Sao aplicados na agricultura com o intuito de melhorar a producao.
. Produtos fitosanitarios, pesticidas, defensivos ou corretivos:
„h Inseticida e um tipo de pesticida usado para exterminar insetos, destruindo ovos e larvas principalmente. Os inseticidas sao utilizados na agricultura, na industria e nas casas.
„h O grupo funcional carbamato esta presente em muitos compostos pesticidas extremamente toxicos como o Aldicarb, Carbofuran (Furadan), Fenoxicarbe, Carbaril (Sevin) e BPMC. Esses pesticidas podem causar envenenamento por inibicao da enzima neurotransmissora colinesterase, pela inativacao reversivel da enzima acetilcolinesterase (colinesterase verdadeira). Os pesticidas organofosforatos tambem inibem essa enzima, mas de forma irreversivel, o que causa a forma mais severa de envenenamento colinergico.
„h Nematicidas sao um tipo de pesticida quimico usados para matar nematoides parasitas.
„h Moluscicidas sao pesticidas usados no controle de moluscos, como as lesmas e caracois. Essas susbtancias geralmente incluem metaldeido, metiocarbe e sulfato de
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aluminio, e devem ser usadas com cautela para nao causar danos a outros seres que nao sao alvo de sua aplicacao. A maioria dos moluscicidas nao sao usados na jardinagem e agricultura organica pois sao proibidos, mas ha excecoes, como o fosfato ferrico.
„h Rodenticidas ou Raticida e um veneno de elevada toxicidade utilizado para exterminar ratos e roedores em geral. Os raticidas constituem um tipo de pesticida. Por serem utilizados metais pesados em sua composicao, essa substancia acaba sendo perigosa devido ao risco de intoxicacao. Para evitar a ingestao acidental do produto, muitos raticidas contem um amargante em sua composicao que torna seu sabor desagradavel aos seres humanos e animais domesticos. E comum acontecer o fato de gatos comerem ratos infectados de alguma maneira com o veneno, e levarem o mesmo fim que o rato. Mas tambem podem ser substancias a base de cumarina anti-coagulante.
„h Repelentes.
„h Fumigantes.
„h Desinfectantes.
„h Fungicidas.
„h Antibioticos.
„h Herbicida (de acordo com a etimologia: herbi, erva, e cida matar) e um produto quimico utilizado na agricultura para o controle de ervas classificadas como daninhas. Os herbicidas contituem um tipo de pesticida. As vantagens da utilizacao deste produto e a rapidez de acao, custo reduzido, efeito residual e nao revolvimento do solo. Os problemas decorrentes da utilizacao de herbicidas sao a contaminacao ambiental e o surgimento de ervas resistentes. Todos os herbicidas sao toxicos para os seres humanos em alguma medida. Existem tambem herbicidas naturais.
„h Desfoliantes.
„h Algicidas.
Drogas
Droga, narcotico, entorpecente ou estupefaciente sao termos que denominam substancias quimicas que produzem alteracoes dos sentidos.
Droga, em seu sentido original, e um termo que abrange uma grande quantidade de substancias, que pode ir desde o carvao a aspirina. Contudo, ha um uso corrente mais restritivo do termo (surgido apos quase um seculo de repressao ao uso de certas substancias), remetendo a qualquer produto alucinogeno (acido lisergico, mescalina etc.) que leve a dependencia quimica e, por extensao, a qualquer substancia ou produto toxico (tal como o fumo, alcool etc.) de uso excessivo, sendo um sinonimo assim para entorpecentes.
Droga e toda e qualquer substancia, natural ou sintetica que introduzida no organismo modifica suas funcoes. As drogas naturais sao obtidas atraves de determinadas plantas, de animais e de alguns minerais. Exemplo a cafeina (do cafe), a nicotina (presente no tabaco), o opio (na papoula) e o THC ou tetrahidrocanabinol (da cannabis). As drogas sinteticas sao fabricadas em laboratorio, exigindo para isso tecnicas especiais. O termo droga, presta-se a varias interpretacoes, mas ao senso comum e uma substancia proibida, de uso ilegal e nocivo ao individuo, modificando-lhe as funcoes, as sensacoes, o humor e o comportamento. Do ponto de vista juridico, segundo prescreve o paragrafo unico do art. 1.o da Lei n.o 11.343, de 23 de agosto de 2006 (Lei de Drogas): "Para fins desta Lei, consideram-se como drogas as substancias ou produtos capazes de causar dependencia, assim especificados em lei ou relacionados em listas atualizadas periodicamente pelo Poder Executivo da Uniao". Isto significa dizer que as normas penais que tratam do usuario, do dependente e do traficante sao consideradas normas penais em branco. Atualmente, no Brasil, sao consideradas drogas todos os produtos e substancias listados na Portaria n.o SVS/MS 344/98.
As drogas estao classificadas em tres categorias: as estimulantes, os depressores e os perturbadores das atividades mentais. O termo droga envolve os analgesicos, estimulantes, alucinogenos, tranquilizantes e barbituricos, alem do alcool e substancias volateis. As psicotropicas sao as drogas que tem tropismo e afetam o Sistema Nervoso Central, modificando as atividades psiquicas e o comportamento. Essas drogas podem ser absorvidas de varias formas: por injeccao, por inalacao, via oral ou injecao intravenosa.
Tipos de drogas:
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„h Depressora - diminuem a atividade cerebral e podem dificultar o processamento das mensagens que sao enviadas ao cerebro. Exemplos: alcool, barbituricos, maconha, diluentes, quetamina, cloreto de etila ou lanca perfume, cloroformio, opio, morfina, heroina, e inalantes em geral (cola de sapateiro, etc).
„h Psicodistropticas ou alucinogenas (drogas pertubadoras) ¡V tem por caracteristica principal a despersonalizacao em maior ou menor grau. Exemplos cogumelos, LSD, MDMA ou ecstasy e a Droga DMT.
„h Psicotropticas ou estimulantes - produzem aumento da atividade pulmonar, diminuem a fadiga, aumentam a percepcao ficando os demais sentidos ativados. Exemplos: cocaina, crack, cafeina, teobromina (presentes em chocolates), GHB, metanfetamina, anfetaminas (bolinha, arrebite) etc.
Quanto a forma de producao do individuo no comportamento cerebral podendo atrapalhar o processamento ou nao, classificam-se como:
„h Naturais: Uma droga e considerada natural quando ela pode ser extraida, atraves de varios processos, de uma determinada planta. A afirmacao (corriqueira) onde "uma droga natural nao contem produtos quimicos", e falsa, pois qualquer droga (tanto droga natural, como droga semi-sintetica ou droga sintetica) e definida por uma estrutura quimica especifica (pelo que se conclui que todas as drogas contem produtos quimicos). A diferenca surge, portanto, na obtencao da determinada droga (por extraccao de plantas, ou por sintese laboratorial).
„h Semi-sinteticas: Drogas semi-sinteticas sao produzidas a partir de drogas naturais com alteracoes quimicas feitas artificialmente em laboratorio.Como o crack,cocaina,cristais de haxixe,etc.
„h Sinteticas: Drogas sinteticas sao substancias ou misturas de substancias exclusivamente psicoativas produzidas atraves de meios quimicos cujos principais componentes ativos nao sao encontrados na natureza. A maioria das drogas sinteticas apresenta efeitos alucinogenos, podendo serem estimulantes ou depressores do sistema nervoso central (SNC). As principais drogas sinteticas sao:
„h - Anfetamina: (¢wBolinha¡ü ou ¢warrebite¡ü). Droga produzida desde 1927 como vasoconstrictor, com acao semelhante a cocaina. Muitas drogas sinteticas sao derivadas de anfetaminas.
„h - LSD 25 (Dietilamida de acido lisergico). Sintetizado em 1938, e usado como alucinogeno a partir da decada de 1950.
„h - Quetamina (Special-K): Anestesico de uso veterinario e humano na forma liquida ou cristal branco que e aspirado. Foi produzido nos anos a partir da decada de 1960.
„h - GHB (acido gama-hidroxibutirico): E usado na forma de sal ou diluido em agua ( conhecido como ¢wecstasy liquido¡ü ). Inicialmente foi produzido como anestesico, e a partir da decada de 1960 como droga alucinogena.
Medicamento
Medicamento e uma substancia ou preparado usado no tratamento de uma afeccao ou de uma manifestacao morbida.
Ao conceito de Medicamento tem sido atribuidas diferente definicoes consoante o contexto em que e utilizado, levando por vezes a uma sobreposicao de significado com o termo farmaco.
Ja a Farmacopeia brasileira da a seguinte definicao: "produto farmaceutico, tecnicamente obtido ou elaborado com finalidade profilatica, curativa, paliativa ou para fins de diagnostico. E uma forma farmaceutica terminada que contem o farmaco, geralmente em associacao com adjuvantes farmacotecnicos." (Resolucao RDC, no84/02). [3]
A definicao legal brasileira pode ser vista na Lei n¢X 5991, de 17 de dezembro de 1973, conforme transcrita a seguir: Art. 4o - Para efeitos desta Lei, sao adotados os seguintes conceitos: (...) II - Medicamento - produto farmaceutico, tecnicamente obtido ou elaborado, com finalidade profilatica, curativa, paliativa ou para fins de diagnostico.
Classificacao dos farmacos:
* Quanto a origem
1. Natural
Biossintese¡÷ o farmaco e originado a partir da ingestao e absorcao do farmaco para o tecido alvo. Com variacoes de tecido pra tecido
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Biotransformacao¡÷ o farmaco e "finalizado" por um ser vivo ou parte dele. Ex: anticoncepcional.
Biologia molecular¡÷ um organismo recebe informacao genetica que nao possuia e com ela nos da o farmaco.
2. Animal
3. Vegetal
4. Artificial
Sintese¡÷ o farmaco e construido pelo homem a partir de pequenas estruturas e com metodologia mais pesadas (altas tempertaturas)
Semissintese¡÷ e semelhante a biotransformacao, o homem apenas finaliza em poucas etapas uma molecula de certa complexidade e origem natural.
*Quanto ao foco de acao
Organotropicos ¡V condicionam a alteracao de um parametro biologico (EX.:anti-hipertensores)
Etiotropicos ¡V nao influenciam qualquer actividade biologica. Finalidade e matar ou impedir multiplicacao de microrganismos patogenicos.
*Quanto a ocasiao de uso
Preventivo - vacinas e anticoncepcionais.
Substitutivo - vitaminas, insulina.
Usados para suprimir a causa da doenca - bactericidas, bacteriostaticos.helio
Sintomatico - corrigem os sintomas sem eliminar a causa, como ocorre nos analgesicos.
Efeitos que resultam da acao dos farmacos:
Efeito terapeutico ¡V accao terapeutica (uma ou mais)
Efeitos secundarios ¡V doses usuais e sao previsiveis. Nao ocorrem para melhoria da situacao patologica
Reaccoes adversas ¡V ocasionam sintomas indesejaveis (ou mesmo toxicidade) ou dao lugar a interaccoes prejudiciais com outros medicamentos usados concomitantemente.
Efeitos toxicos ¡V reaccoes provocadas por uma dose excessiva ou por acumulacao anormal do farmaco no organismo.
Efeitos locais ¡V reaccoes que so ocorrem no local de administracao do medicamento;
Efeitos sistemicos ¡V efeitos ocorrem num orgao ou sistema distante do local de administracao;
Efeitos sinergicos ¡V combinacao dos efeitos de dois ou mais farmacos, administrados simultaneamente ¡V efeito final e superior a soma dos efeitos de cada um deles isoladamente. Ex.: relaxante muscular+analgesico
Efeitos antagonicos ¡V efeito oposto entre dois farmacos. Ex.: potassio (frequencia cardiaca) / digitalicos (frequencia cardiaca). Potassio antagonisa a potencia do digitalico.
Biotecnologia
Biotecnologia e tecnologia baseada na biologia, especialmente quando usada na agricultura, ciencia dos alimentos e medicina. A Convencao sobre Diversidade Biologica da ONU possui uma das muitas definicoes de biotecnologia:
"Biotecnologia define-se pelo uso de conhecimentos sobre os processos biologicos e sobre as propriedades dos seres vivos, com o fim de resolver problemas e criar produtos de utilidade."
Entende-se por biotecnologia o conjunto de tecnicas que envolvem a manipulacao de organismos vivos para a obtencao de produtos especificos ou modificacao de produtos. A biotecnologia tambem utiliza o DNA em tecnicas de DNA recombinante.
A origem desta palavra e grega: bio = vida; logos = conhecimento e tecnos = praticas em ciencia.
Historico:
A biotecnologia e utilizada desde a antiguidade, na producao de paes e bebidas fermentadas, porem este era um processo muito artesanal. Hoje a biotecnologia utiliza tecnicas e materiais de ultima geracao. Com o aparecimento de estudos em microbiologia (fermentacao de bebidas) e biologia molecular (cultura de tecidos), o conhecimento em manipulacao de microorganismos e genes tornou possivel a producao de diversos medicamentos e alimentos
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industrializados. Insulina produzida por bacterias geneticamente modificadas e producao de medicamentos a partir de anticorpos monoclonais sao exemplos de avancos biotecnologicos.
Area de conhecimento:
A biotecnologia engloba conhecimento das areas de microbiologia, genetica, bioquimica, biologia molecular, quimica e informatica. A introducao da informatica ajudou na evolucao das tecnicas permitindo a automacao, demonstrando que a ciencia e a tecnologia , quando trabalham juntas, trazem muitos beneficios a todos.
Beneficios:
Muito do que comemos e utilizamos como medicamentos sao obras da biotecnologia. Segundo a Convencao sobre Diversidade Biologica da ONU, biotecnologia significa ¢wqualquer aplicacao tecnologica que use sistemas biologicos, organismos vivos ou derivados destes, para fazer ou modificar produtos ou processos para usos especificos.¡ü
Na agricultura, e utilizada em grande escala a producao de organismo transgenicos: adicao de um gene que codifica uma caracteristica de interesse no genoma de outra planta. Este gene pode ser de um fungo, uma bacteria e ate de outra planta).
„h Podemos citar como produtos obtidos atraves da biotecnologia:
. Agricultura
- Mudas de plantas, plantas transgenicas, adubos e pesticidas;
. Alimentacao
- Cerveja, vinho, paes e queijos
. Industria
- Metais, enzimas, biossensores, biogas, acidos, etc.
. Medicamentos
- Insulina, hormonio de crescimento e outros hormonios, antibioticos e vacinas.
. Meio ambiente
- Purificacao da agua, tratamento do esgoto e do lixo.
Exercicios:
(CESPE/2011 ¡V SESA/ES) O Brasil e o maior consumidor de agrotoxicos do mundo. Em 2009, foram vendidas 725,6 mil toneladas dessas substancias em todo o pais, o que movimentou US$ 6,62 bilhoes, de acordo com o Sindicato Nacional da Industria de Produtos para Defesa Agricola (SINDAG). Considerado o motor do agronegocio brasileiro, o agrotoxico impacta os ecossistemas e a saude da populacao. No pais, as plantacoes de soja, milho e algodao estao entre as que mais recebem essas substancias. Em geral, calcula-se que cada hectare de lavoura consuma quatro quilos de principio ativo de agrotoxico por ano.
Considerando essas informacoes e os multiplos aspectos por elas suscitados, julgue os itens a seguir, relativos a legislacao brasileira sobre agrotoxicos.
1. Qualquer cidadao brasileiro pode requerer, em nome proprio, o cancelamento de registro de agrotoxico, desde que prove que esse agrotoxico possa vir a causar danos ao meio ambiente, a saude humana ou aos animais.
2. A propaganda comercial de agrotoxicos, realizada em qualquer meio de comunicacao, deve apresentar, obrigatoriamente, clara advertencia sobre os riscos do produto a saude dos homens e animais, assim como ao meio ambiente.
3. A venda livre de agrotoxicos pelos estabelecimentos comerciais, assegurada pela legislacao brasileira, contribui para o grande consumo desses produtos no pais.
4. Apos a utilizacao do agrotoxico, o agricultor deve queimar ou enterrar as embalagens vazias em locais distantes das fontes de agua.
5. E proibido o registro de agrotoxicos para os quais nao haja, em caso de intoxicacao, antidoto ou tratamento eficaz no Brasil.
6. A comercializacao de agrotoxicos de uso nao autorizado no Brasil caracteriza crime sujeito a pena de reclusao de dois a quatro anos, alem de multa.
7. O programa de analise de residuos de agrotoxicos em alimentos (PARA), desenvolvido pelo Ministerio da Agricultura, Pecuaria e Abastecimento, tem por objetivo realizar a avaliacao, de forma continuada, dos niveis de residuos de agrotoxicos nos alimentos in natura que chegam a mesa do consumidor, bem como fortalecer a capacidade do governo para proteger a
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seguranca alimentar e, consequentemente, para evitar possiveis agravos a saude da populacao.
(CESPE/2008 ¡V PC/AC) Derramamentos de oleo flutuante de origem desconhecida ocorrem frequentemente em rios, aguas abertas e vias navegaveis litorais.
Em 2002, um derramamento de milhares de litros de oleo nos rios Rouge e Detroit impactou aproximadamente 43 km das linhas costeiras dos EUA e do Canada. Podia-se observar um brilho intenso sobre a maioria da area impactada dos rios. Na costa, o oleo apareceu como um revestimento preto com 0,2 mm a 1,0 mm de espessura. Amostras do oleo foram coletadas e analisadas por peritos. A analise, feita por cromatografia gasosa, revelou que o oleo era composto, em sua maior parte, de oleo lubrificante usado, contendo principalmente alcanos de 15 a 40 carbonos e parafinas ciclicas, misturado com uma parcela menor de disel combustivel, sendo que o oleo diesel encontrava-se gasto e degradado. Hidrocarbonetos aromaticos policiclicos (PAH = polycyclic aromatic hydrocarbons) pirogenicos, produzidos provavelmente por processos de combustao e lubrificacao de motores, tambem foram encontrados nas amostras do derramamento.
Considerando as informacoes do texto acima, julgue os itens a seguir.
8. O oleo derramado nos rios Rouge e Detroit era composto por componentes que podem ser obtidos do petroleo.
9. O oleo lubrificante derramado nos rios citados e formado por acidos carboxilicos de cadeia longa.
10. A analise realizada encontrou moleculas de hidrocarbonetos com cadeias carbonicas menores que aquelas encontradas na fracao destilada do petroleo conhecida como oleo diesel.
11. Caso, alem do derramamento de oleo, houvesse tambem um derramamento de acido nitrico nos rios citados, de forma que este acido entrasse em contato com o oleo, e caso houvesse tambem uma fonte termal que aquecesse a agua dos rios, poderia ocorrer a nitracao dos componentes do oleo, formando compostos em que hidrogenios seriam substituidos por grupos ¡VNO2
(CESPE ¡V 2011 SEAPA-DF) O setor sucroalcooleiro e responsavel por importante parcela do agronegocio brasileiro. Com relacao a esse setor, julgue os itens a seguir.
12. O acucar e um carboidrato monossacarideo obtido, em escala industrial, exclusivamente a partir da cana-de-acucar.
13. O alcool combustivel e produzido a partir da fermentacao de monossacarideos, os quais podem ser obtidos por meio de hidrolise de acucares compostos, como o amido de milho.
14. Um problema ambiental grave e a geracao de bagaco de cana durante a producao de acucar ou alcool, que e um residuo solido de dificil tratamento para o qual nao se conhece destinacao economicamente viavel.
(CESPE - 2002) Leia o texto abaixo:
¢wCientistas da Embrapa e da Unicamp estao desenvolvendo pesquisas com uma variedade de soja geneticamente modificada, onde foram introduzidos genes capazes de produzir o hormonio do crescimento humano e a insulina. A soja modificada, depois de uma rigorosa avaliacao da biosseguranca, funcionara como uma biofabrica de onde serao extraidas e purificadas as proteinas para a aplicacao medicinal.(Rev. Biotecnologia, junho/2001)
Com base no enunciado e em seus conhecimentos, julgue os itens a seguir.
15. A obtencao de um organismo geneticamente modificado (OGM) consiste na transferencia de celulas de um certo organismo para o DNA genomico de outro.
16. O objetivo principal da pesquisa e utilizar a soja transgenica no tratamento de doencas como a diabetes, atraves da introducao desse vegetal na alimentacao humana.
17. A producao do hormonio do crescimento humano e da insulina pela soja transgenica e consequencia da expressao de genes do DNA recombinante.
18. (FUVEST ¡V 2008) Leia os versos seguintes:
Uns tomam eter, outros cocaina
Eu tomo alegria!
Eter e cocaina sao drogas que agem, respectivamente, como depressora e estimulante do sistema nervoso central (SNC). Depressao e estimulacao do SNC tambem podem ser efeitos do uso, respectivamente, de:
[A] nicotina e maconha.
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[B] acido lisergico (LSD) e alcool
[C] crack e ecstasy
[D] alcool e crack
[E] maconha e LSD.
19. (UNICAP ¡V PE - 2010) Associe cada classe de composto organico a sua aplicacao: I. Hidrocarboneto ( ) Combustivel II. Sal organico ( ) Detergente III. Poliamida ( ) Tecidos IV. Aromatico clorado ( ) Pesticida V. Ester ( ) Aromatizante Os numeros na segunda coluna, lidos de cima para baixo, sao: [A] I, II, III, IV, V [B] V, I, III, IV, II [C] III, I, II, V, IV [D] IV, I, III, V, II [E] II, V, I, IV, III
20. (FUVEST ¡V 2010) "(...) Plasticos foram descobertos no seculo passado, mas o primeiro completamente sintetico a ser comercializado foi o baquelite, inventado em 1910. (...) Foi em 1922 que o alemao Hermann Staudinger descobriu que substancias como a borracha eram formadas por cadeias de moleculas, chamadas por ele de macromoleculas. Estava descoberto o polimero (...)"(Texto extraido do jornal O Estado de S. Paulo)
Assinale a alternativa que relaciona polimeros que contenham halogenios em sua estrutura:
[A] polietileno e polipropileno
[B] nylon e dacron
[C] baquelite e borracha
[D] PVC e teflon
[E] amido e proteinas
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GABARITO
Capitulo 1: Classificacao periodica dos elementos quimicos
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Capitulo 2: Radioatividade
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Capitulo 3: Ligacoes quimicas
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Capitulo 4: Materia e mudanca de estado
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Capitulo 5: Gases
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Capitulo 6: Termoquimica
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Capitulo 7: Eletroquimica
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Capitulo 8: Tecnologias associadas a quimica organica
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