UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO/UFMTCAMPUS UNIVERSITÁRIO DO ARAGUAIA/CUA

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA/ICET

Química Geral

Ciência química, matéria e

modelo químico

Camila Cíntia S. M. Brito

Barra do Garças – MT

Setembro de 2014

1

OBJETIVO DA DISCIPLINA

Identificar e caracterizar métodos científicos utilizados em química e

reconhecer o significado de uma lei científica;

Possibilitar o entendimento das características físico-químicas das

substâncias, das reações envolvidas e das propriedades dos produtos químicos

formados, bem como a interação direta e indireta nos diversos segmentos para

aplicação;

Desenvolver nos alunos hábitos de observação e compreensão dos princípios

básicos da Química Geral e Experimental a ser utilizada como uma ferramenta

importante no seu campo de atuação

REVISÃO

DE

QUÍMICA

A Química é uma ciência natural que estuda a composição, a

estrutura e as propriedades das substâncias e suas transformações.

Ciências naturais são: química, física, biologia, geologia,

astronomia, etc., e estudam de forma sistemática os fatos e idéias que

descrevem nosso mundo.

Ciência é uma palavra latina que significa conhecimento.

o efeito da chuva ácida nas obras civis;

os riscos ao meio ambiente da utilização de certos produtos

químicos em estações de tratamento de águas de abastecimento ou

residuária;

produção de materiais alternativos na construção civil;

contaminação por metais pesados provenientes de tintas e

vernizes; etc.

CONHECIMENTOS DE QUÍMICA

EXPLICAÇÃO RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS

A Química é uma ciência quantitativa e suas relações são expressas

satisfatoriamente em linguagem matemática.

QUÍMICA ORGÂNICAestuda os compostos do elemento

carbono

QUÍMICA

INORGÂNICAestuda os compostos dos

demais elementos

químicos.

FÍSICO-

QUÍMICArelaciona a física

com a química

QUÍMICA

ANALÍTICAtrata das análises

qualitativa e

quantitativa de um

sistema químico,

definindo quais as

espécies químicas

presentes no

sistema e quais as

suas quantidades

Química dos

polímeros

Bioquímica

Química

ambiental

• A perspectiva molecular da química

• A matéria é o material físico do universo.

• No nível microscópico, a matéria consiste de átomos e moléculas.

• Os átomos se combinam para formar moléculas.

• Como vemos, as moléculas podem consistir do mesmo tipo de átomos ou de diferentes tipos de átomos.

Estados da matéria

A matéria pode ser:

um sólido: sólidos são rígidos e têmforma e volume definidos

um líquido: não têm forma, mas têmvolume

um gás: gases não têm forma nemvolume definidos, podendo sercomprimidos para formarem líquidos.

• .

Propriedades da Matéria

Física: são utilizadas para identificar a substância.

Ex: Ponto de fusão, ebulição, densidade, solubilidade, massa,

volume.

Química: são utilizadas para prever transformações.

Ex: eletronegatividade, afinidade eletrônica, energia de ionização

Substâncias puras e misturas

A matéria é formada por moléculas iguais entre si – substância pura,

Ex: água, sal, ferro, açúcar, oxigênio.

SUBSTÂNCIA SIMPLES

Formada por único elemento

SUBSTÂNCIA COMPOSTA

Formada por mais de um elemento.

Elementos

• Se uma substância pura não pode ser decomposta em algo mais, então ela é um

elemento.

Elementos

• Os símbolos químicos com uma letra têm aquela letra maiúscula (por exemplo,

H, B, C, N, etc.)

• Os símbolos químicos com duas letras têm apenas a primeira letra maiúscula (por

exemplo, He, Be).

Elementos

Mas normalmente, há também vapor de água (em quantidade variável) e poeira.

Certos gases vindos das indústrias ou de outras fontes podem também estar presentes.

78%

21%

1%

Qual é a composição do ar?

Nitrogênio

Oxigênio

Gás carbônico,argônio e outrosgases

Se apresenta no estado gasoso, é

uma mistura de gases.

Gás nitrogênio ou azoto, que forma

cerca de 78% do ar. (Isso quer dizer

que, em 100 litros de ar, há 78 litros de

nitrogênio).

O oxigênio com cerca de 21%.

E o restante (1%) inclui argônio, o gás

carbônico e outros gases. Esta é a

proporção de gases no ar seco.

Compostos

É uma substância pura constituída de dois ou mais elementos.

Ex: NaCl, C12H22O11, sulfato de cobre

É um material que reúne duas ou mais substâncias, sem que ocorram

alterações nelas, mantendo-se portanto, as características e propriedades das

substâncias envolvidas. As misturas podem ser divididas em: homogêneas ou

heterogêneas.

• Mistura homogênea – é aquela que apresenta as mesmas propriedades em todas as parte s da sua extensão, apresenta apenas uma fase, é portanto, monofásica.

• Exemplo: água + álcool;

• Mistura heterogênea – é aquela que não apresenta as mesmas propriedades em todas as partes de sua extensão. Apresentam duas ou mais fases, podendo ser: bifásica, trifásica ou polifásica.

• Exemplo: água + óleo, bifásica;

Mistura

É a composição de duas ou mais substâncias misturadas fisicamente.

Ex: Granito, concreto, madeira, ligas metálicas

• As misturas heterogêneas não são totalmente uniformes.

Ex: água e óleo, areia e água, água gaseificada, etc.

• As misturas homogêneas são totalmente uniformes. As misturas homogêneas

são chamadas de soluções.

Ex: ar, água salgada, gasolina, vidro.

Água + sal

Mistura

Mudanças físicas e químicas

• Quando uma substância sofre uma mudança física, sua aparência física muda.

– O derretimento do gelo: um sólido é convertido em um líquido.

Obs.: As mudanças físicas não resultam em uma mudança de composição.

• Quando uma substância muda sua composição, ela sofre uma alteração química:

– Quando o hidrogênio puro e o oxigênio puro reagem completamente, eles

formam água pura.

– No frasco contendo água não há sobra de oxigênio nem de hidrogênio.

Unidades SI

• Existem 7 unidades básicas no sistema SI.

Unidades de medida

• As potências de dez são utilizadas por conveniência com menores ou maiores unidades no sistema SI.

Unidades SI

Unidades de medida

Unidades SI

• Observe que a unidade SI para comprimento é o metro (m), enquanto a unidade

SI para massa é o quilograma (kg).

– 1 kg tem 2,2046 lb.

Temperatura

Existem três escalas de temperatura:

• Escala Kelvin

– Usada em ciência.

– Mesmo incremento de temperatura como escala Celsius.

– A menor temperatura possível (zero absoluto) é o zero Kelvin.

– Zero absoluto: 0 K = -273,15 oC.

Unidades de medida

Unidades de medida

Temperatura

• Escala Celsius

– Também utilizada em ciência.

– A água congela a 0 oC e entra em ebulição a 100 oC.

– Para converter: K = oC + 273,15.

• Escala Fahrenheit

– Geralmente não é utilizada em ciência.

– A água congela a 32 oF e entra em ebulição a 212 oF.

– Para converter:

Exercício

• O etilenoglicol, o principal ingrediente de anticongelantes, congela a-11,5°C. Qual o ponto de congelamento a) em °K e b) em °F.

Temperatura

Unidades de medida

Volume

• As unidades de volume são dadas por(unidades de comprimento)3.

– A unidade SI de volume é o m3.

• Normalmente usamos L

1 mL= 1cm3.

• Outras unidades de volume:

– 1 L = 1 dm3 = 1000 cm3 = 1000 mL.

Unidades de medida

Volume

Unidades de medida

Densidade

• Usada para caracterizar as substâncias.

• Definida como massa dividida por volume:

• Unidades: g/cm3.

• Originalmente baseada em massa (a densidade era definida como a massa de

1,00 g de água pura).

Unidades de medida

Substâncias Densidade (g/cm3)

Ar 0,001

Água 1,00

Etanol 0,79

Ferro 7,90

Exercício

• Uma amostra com 5,66g de carbonato de cálcio se ocupasse o volume de2cm3, então a densidade do carbonato de cálcio seria:

• Todas as medidas científicas estão sujeitas a erro.

• Esses erros são refletidos no número de algarismos informados para a medida.

• Esses erros também são refletidos na observação de que duas medidas

sucessivas da mesma quantidade são diferentes.

Precisão e exatidão

• As medidas que estão próximas

do valor “correto” são exatas.

• As medidas que estão próximas

entre si são precisas.

A incerteza na medida

• Zero entre dígitos diferentes de zero são significativos- 1.005kg (quarto

algarismos significativos).

• Zero no início de um número nunca são significativos, simplismente indicam a

posição da virgula-0,02g (um algarismo significativo); 0,0026 (dois algarismos

significativos).

• Quando um número termina em zeros mas não contém vírgula, os zeros podem

ou não ser significativos -130 cm (dois ou três algarismos significativos); 10.300

(três, quatroou cinco algarismos significativos).

O uso do exponecial elimina a ambiguidade em saber se os zeros no final de um

número são significativos:

1,03x104g (três algarismos significativos)

1,030x104g (quatro algarismos significativos)

1,0300x104g (cinco algarismos significativos)

Algarismos significativos

• Átomos

• Substâncias simples

• Substâncias compostas

H2O NH3 CH4CO2

H2 O2 N2

H O N C

Distinção de elemento e substâncias?

Substância Pura

Átomos de apenas 1 elementos químicos

Átomos de 2 ou mais elementos químicos

Simples Composta

H2O CO2

NH3

C2H6OH3PO4

H2

O2

O3

N2

S8

pode ser pode ser

formada por formada por

por exemplo por exemplo

Substância Pura

Macroscópio

Representações

Química

Microscópio

Os níveis de trabalho da Química

• Decomposição da água: é formada por moléculas

H2O →H2 + O2

• Falta a proporção correta entre as quantidades de moléculasenvolvidas

• H2O + H2O →H2 + H2 + O2

• ou seja : 2H2O → 2H2 + O2

A maneira de representar uma reação química é denominada equaçãoquímica.

Os números que indicam a proporção entre as quantidades de moléculas,numa equação química, são chamados de coeficientes ou coeficientesestequiométricos.

Reagente Produtos

Equação Química

“Porque as peças de legopodem se tornar muitosbrinquedos e totalmentediferentes?”

Hipóteses

• Como se faz ciência:

• Os cientistas comumente interpretam uma teoria em termos de um modelo, uma versão simplificada do objeto estudado.

• Como as hipóteses, as teorias e os modelos devem sersubmetidos á experimentação e alterados se os resultadosexperimentais não estão de acordo com eles.

Ramos da Química

Química Estuda

Orgânica Estudo de compostos orgânicos

Inorgânica Demais elementos e seus compostos

Físico-química Princípios da química

Bioquímica Compostos químicos, reações e outros processos de sistemas vivos

Analítica Técnicas de identificação e de substâncias e medida de suas quantidades

Teórica Estrutura molecular e suas propriedades em função de modelos matemáticos

engenharia Estudo e o projeto de processos químicos industriais, incluindo a construção de plantas industriais e sua operação

medicinal Aplicação de princípios químicos no desenvolvimento de fármacos

Biológica Aplicação de princípios químicos em estruturas em processos biológicos

molecular Bases química e físicas das funções biológicas e da diversidade, especialmente em relação aos genes e às proteínas

materiais Estrutura química, composição dos materiais