cloud.fciencias.comcloud.fciencias.com/wp-content/uploads/2016/02/QUÍMICA.docx · Web...

TÉCNICAS DE SEPARAÇÃO

Para separar componentes de misturas que apresentam mais do que 1 fase pode utilizar-se a:

decantação: separação grosseira entre 1 fase sólida e 1 fase líquida ou entre 2 fases líquidas (formam-se 2 fases distintas, sendo uma delas removida).

filtração: separação de 1 fase sólida e de 1 fase fluída (liquida ou gasosa).A filtração por gravidade permite separar 1 componente sólido em suspensão num líquido (ou para separar poeiras de gases) - misturas heterogéneas FILTRO LISO RECOLHER 1 SÓLIDO; FILTRO DE PREGAS RECOLHER 1 LÍQUIDO

centrifugação: separação de 2 fases, uma sólida e outra líquida ou duas líquidas mas não miscíveis, por ação da força centrífuga.

magnetização: separação de componentes com caraterísticas magnéticas.

Para separar componentes de misturas que só apresentam 1 fase pode-se utilizar a:

cristalização: separação de 1 fase sólida cristalizada por evaporação da fase líquida cromatografia: separação dos componentes de 1 mistura que apresentam diferentes

velocidades e arrastamento por 1 determinado solvente (P.E: separar corantes numa mistura) destilação: separação de 1 substância volátil de outras com diferentes pontos de ebulição

(MISTURAS HOMOGÉNEAS)

DESTILAÇÃO SIMPLES permite separar 1 líquido de 1 sólido dissolvido ou separar 2 líquido com pontos de ebulição bastante diferentes (+80ºC de diferença) - fundamento: a mistura líquida é aquecida até à ebulição. O vapor q se forma é condensado por arrefecimento (no condensador) e conduzido para outro recipiente. O líquido de maior ebulição (ou o sólido) permanece no balão de destilação.

DESTILAÇÃO FRACCIONADA permite separar misturas compostas por líquidos cujas temperaturas de ebulição são próximas. - fundamento: o vapor da mistura é encaminhado para uma coluna de fracionamento onde se condensa e evapora em ciclos sucessivos (refluxo). Este refluxo separa o vapor em várias frações, correspondentes às várias substâncias. As frações mais voláteis são as primeiras a sair pela parte superior da coluna, sendo depois condensadas e recolhidas.

EVOLUÇÃO DO UNIVERSO

EVOLUÇÃO DO UNIVERSO:

10-12 segundos depois do Big Bang: formação de quarks

1 microssegundo depois do Big Bang: formação de protões e neutrões

3 minutos após o Big Bang: formação de núcleos atómicos

passados 300 000 anos: formação de átomos

QUÍMICA 10º ANO

passado 1 milhão de anos, por ação da gravidade, esta que faz com que a matéria se junte e com que se vão criando estruturas mais complexas): formação de estrelas

PROVAS DO BIG BANG Afastamento das galáxias: a força da gravidade entre as galáxias é atrativa, no entanto, apesar

disso, as galáxias estão, na sua grande maioria a afastar-se umas das outras concluímos que o Universo está em expansão a partir de uma prodigiosa concentração inicial de energia.

Radiação de fundo micro-ondas: usando telescópios, observa-se uma radiação de fundo que é igual para onde quer que se olhe (não sendo proveniente, portanto, de nenhuma estrela ou galáxia particular). Esta energia está relacionada com a diferença de energia entre os eletrões separados e os eletrões ligados ao núcleo nos átomos de hidrogénio. A radiação espalhada por todo o lado libertou-se precisamente quando os primeiros átomos apareceram. Podemos dizer que é um fóssil que ficou o tempo da formação dos primeiros átomos.

Proporção de átomos existentes: as 3 quartas partes de hidrogénio e cerca de uma quarta parte de hélio (em massa) podem ser explicadas pela física nuclear).

OUTROS TEORIAS DA EXPANSÃO DO UNIVERSO

ESTADO ESTACIONÁRIO: o Universo é praticamente o mesmo, não só no espaço como no tempo, desde a sua criação. Assim, a matéria expande-se a uma velocidade constante e nova matéria está continuamente a ser criada no mesmo espaço. Esta nova matéria condensada em galáxias, encontra-se em constante expansão, nunca tendo ocorrido o BB. O espaço vazio deixado entre as galáxias que se afastam é preenchido por nova matéria que se forma nessa região.

UNIVERSO PULSANTE (Paul Steidhnardt): a matéria ter-se-á expandido a partir de uma massa inicial compacta, seguindo-se um abrandamento da expansão e uma paragem. Então, sob a ação da atração gravítica, a matéria começou a contrair-se a velocidades progressivamente maiores, até que se tornou tão condensada que voltou novamente a explodir e a expandir-se. Durante este processo a matéria nem é criada nem destruída, apenas rearranjada.

MODELOS DA EXPANSÃO DO UNIVERSO

Se a densidade média do Universo for inferior à densidade crítica, então a atração gravitacional deverá ser insuficiente para impedir a continuação da expansão do Universo e deste modo o Universo será aberto/ilimitado.

Se a densidade média do Universo e a densidade crítica forem exatamente iguais, a expansão será permanente, mas tenderá para zero ao longo do tempo. O Universo será plano.

Se a densidade média do Universo for superior à densidade crítica, o Universo deixará de se expandir e ocorrerá uma contração. Esta contração aumentará progressivamente, até se atingir o Big Crunch. Seguir-se-á um novo Big Bang, e assim sucessivamente. O Universo será fechado ou limitado.

TEMPERATURAS

Isótopos são átomos que têm o mesmo nº atómico (Z) mas que diferem no nº de massa (A) A

ZX. FORMAÇÃO DE NÚCLEOS ATÓMICOS: primeiros elementos químicos

10n+1

1p ⇒ 21H (deutério) +γ

21H+1

0n ⇒ 31H (trítio) +γ ou 2

1H+11p ⇒ 3

2He (hélio-3)+γ2

1H+21H⇒ 3

1H+γ ou 21H+2

1H⇒ 32He+n

31H+p⇒ 4

2He+γ ou 32He+n⇒4

2He+γ4

2He+31H⇒7

3Li+γ4

2He+32He⇒7

4Be+γ Houve a formação de algumas partículas que constituíram os primeiros núcleos que apareceram, através de reações nucleares.Os períodos de vida das estrelas variam de caso para caso dependendo da sua massa inicial. Quanto + maciça for a estrela em H (inicial/),menor vai ser o período de vida dela porque quanto maior for a quantidade de massa, maiores serão as forças de atração da gravidade entre as partículas. Então, vão ser preciso reações nucleares mais intensas para que as forças de pressão sejam iguais/possam acompanhar as de temperatura. Logo, gasta-se maior massa em casa instante, libertando-se mais energia em cada instante.

REAÇÕES QUÍMICAS VS REAÇÕES NUCLEARES Reação Química: os núcleos dos átomos não são alterados; os elementos químicos do sistema

reacional mantêm-se; apenas alteração das unidades estruturais do sistema reacional. Reação nuclear: os núcleos dos átomos são alterados; transformação dos elementos químicos

noutros diferentes; a energia posta em jogo tem uma ordem de grandeza que pode ser milhões de vezes superior à que é posta em jogo nas reações químicas.

REAÇÕES NUCLEARES: FUSÃO E FISSÃO

FUSÃO NUCLEAR: reação em q dois núcleos instáveis e leves se fundem para dar origem a um núcleo mais pesado e mais estável.

FISSÃO NUCLEAR: o choque de um neutrão com o núcleo pesado e instável, provoca a sua desintegração dando origem a 2 núcleos mais pequenos e mais estáveis.Principais fontes dos elementos químicos existentes no Universo são:

a síntese nuclear ocorrida aquando do Big Bang (permitiu a formação de H, He e de algum Li)

a síntese nuclear que ocorre no espaço interestelar (apenas ocorrem reações de fissão-colisões de átomos de C, N e O com raios cósmicos- que permitem a formação do restante Li, do Bo e do Be)

a síntese nuclear que ocorre durante a maior parte da vida das estrelas e no seu fim de vida (permite a formação de mais He e dos restantes elementos naturais conhecidos a partir do C e O).

Durante 99% da vida de todas as estrelas ocorre a reação nuclear correspondente à formação do He a partir do H.QUANDO SE ESGOTA O H, A ESRELA SOFRE 1 EXPANSÃO QUE LHE PERMITE FORMAR OUTROS ELEMENTOS QUÍMICOS: ATÉ AO OXIGÉNIO, NO CASO DAS GIGANTES VERMELHAS, E ATÉ AO FERRO, NAS SUPERGIGANTES VERMELHAS. QUANDO AS ESTRELAS EXPLODEM EM SUPERNOVAS, EXISTE A POSSIBILIDADE DE SE FORMAREM ELEMENTOS ATÉ AO URÂNIO (Z=92).

Nebulosa: as estrelas das nebulosas, que são nuvens de gás e poeiras no meio interestelar.Protoestrela: nas nebulosas formam-se grumos de matéria que se contraem por ação da gravidade, aquecendo.

1. Estrela < 8*massa do sol: a contração da nuvem proto estelar faz aumentar a temperatura, o que permite que se iniciem as reações de fusão de H em He. Nasce a estrela. Gigante vermelha: no coração da ★ esgota-se o H. Ocorre a fusão He ⇒ C₂+O. Em volta do coração da ★ ocorre H ⇒ He. A camada exterior dilata-se e fica avermelhada. Nebulosa planetária: no estado final, já instável, a ★ejeta as suas camadas externas no espaço interestelar Anã branca: no seu centro fica o resíduo estelar, onde já não ocorrem reações nucleares. Anã castanha: a anã branca vai perdendo energia, escurecendo no espaço.

2. Estrela maciça > ou igual a 8*massa sol: como a massa da estrela é muito elevada a contração gravitacional da nuvem proto estelar só para quando a temperatura ultrapassa os 20 milhões de K. Ocorre também fusão de H em He. São ★ grandes, brilhantes e branco-azuladas.

Supergigante vermelha: no coração da estrela vão-se esgotando os sucessivos combustíveis até ao Fe. As reações nucleares prosseguem nas camadas externas que se dilatam tomando uma cor avermelhada. Supernova: o combustível nuclear acaba na ★. As suas camadas externas são lançadas no espaço, numa violenta explosão. São formados os elementos + pesados, desde o Fe ao urânio.

Estrelas de neutrões/pulsar (massa inicial≤ 25*massa do sol): o coração da estrela é agora um cadáver muito denso, constituído essencialmente por neutrões.Buraco negro (massa inicial> 25*massa sol): devido à sua extrema densidade e não havendo nada que trave a sua contração gravitacional, o resíduo estelar transforma-se num buraco negro que engole tudo à sua volta.

FOTÕES

ENERGIA DA RADIAÇÃO=Nº DE FOTÕES×ENERGIA DE CADA FOTÃO

ENERGIA DO FOTÃO: h*f

O branco não absorve qualquer radiação logo emite todas as radiações monocromáticas.

A energia cinética de 1 eletrão emitido por efeito fotoelétrico é tanto > quanto >for a energia dos fotões da radiação incidente.

NO EFEITO FOTOELÉTRICO, A ENERGIA DO ELETRÃO EJETADO NÃO DEPENDE DA INTENSIDADE (Nº DE ELETRÕES) DO FEIXE DE LUZ INCIDENTE MAS SIM DO TIPO DE RADIAÇÃO QUE NELA INCIDE.

A INTENSIDADE DE 1 FEIXE NÃO DEPENDE DA E DO SEUS FOTÕES.

Fotão: unidade mínima de energia que é possível existir.

Feixe de radiação: nº de fotões

Não há para cada metal fotões de energia máxima capazes de remover eletrões da sua superfície.

TIPOS DE ESPETROS1. ESPETROS CONTÍNUOS (EMISSÃO)

Mostra uma gama variada e ininterrupta de cores.P.E. lâmpadas incandescentes (vulgar: tungsténio), metais ao rubro (a cor que a luz apresenta depende da temperatura a q esse metal ao rubro está), lâmpadas de halogéneo.

2. DESCONTÍNUOS OU DE RISCAS (EMISSÃO) Possui riscas correspondentes a radiação que são específicas dos elementos químicos que as originam (espetro atómico é uma impressão digital) fundo negro e riscas coloridas P.E: espetro de radiação emitida pela chama de sódio, risca muito intensa na zona do amarelo. Possuem espetro na região do VIS: lâmpadas fluorescentes, lâmpadas vapor de sódio, néon (tubos onde são encerrados gases rarefeitos que depois são sujeitos a descargas elétricas),ensaios de chama

3. ABSORÇÃO DE BANDAS Conjunto contínuo de cores, mas onde não estão todas as cores do espetro VIS

P.E. amarelo laranja vermelho).Faltam-lhes as partes da radiação que foram absorvidas. P.E: soluções coradas, lâmpadas coloridas, o vidro impede a passagem de determinadas bandas de radiação.

4. ABSORÇÃO DE RISCASFundo colorido e riscas negras são falhas correspondidas pelos elementos químicos presentes. PE: as riscas correspondem a radiações absorvidas pelos elementos químicos que existem na atmosfera, espetro solar e espetro das ★.

EFEITO FOTOELÉTRICO

Os átomos, moléculas podem receber energia através de: descargas elétricas, aquecimento, absorção de radiação. O efeito fotoelétrico consiste na remoção de eletrões para fora de 1 metal por ação de radiação eletromagnética.

Se: Energia incidente <energia de remoção, não se verifica efeito fotoelétrico. Energia incidente = energia de remoção, o átomo sofre ionização, isto é, o eletrão é removido

mas não adquire velocidade no exterior do átomo. Energia incidente> energia de remoção, é removido o eletrão ao átomo e o excesso de energia

é transferido para o eletrão sob a forma de energia cinética. O eletrão após a saída do átomo, adquire velocidade.

• O ESPETRO DO ÁTOMO DE HIDROGÉNIO:

• os eletrões com menor valor de energia movem-se em órbitas mais próximas do núcleo atómico e os eletrões com maior valor de energia movem-se em órbitas mais afastadas do núcleo atómico.

ΔΕ=Ef-Ei (J)

Bohr estabeleceu que o valor da energia que 1 eletrão pode assumir em cada nível é determinado pela seguinte expressão:

À MEDIDA QUE O ELETRÃO SE APROXIMA DO NÚCLEO, o n diminui e a E torna-se <. O menor valor de energia corresponde a n=1 (estado fundamental), que é o estado de < energia, ou seja, o nível + estável. Quando o eletrão do átomo de H se encontra noutro nível de energia superior à do estado fundamental diz-se que o átomo está no estado excitado (emite radiação UV,VIS,IV).A transição do eletrão, no átomo de H num estado excitado, para níveis inferiores corresponde a diferentes séries espectrais: SÉRIE DE LYMAN transição para nível 1 (estado fundamental) emissão de radiação UV (-2,18*10^-18 J)

SÉRIE DE BALMER transição para o nível 2 (1º estado excitado) emissão de radiação VIS (-5,45*10^-19 J)

SÉRIE DE PASHEN transição para nível 3 emissão de radiação IV

SÉRIE DE BRACKETT transição para nível 4 emissão de radiação IV

P.E: ocorre emissão de energia quando o eletrão passa de 1 nível mais energético para outro menos energético emitindo 1 fotão com energia = à variação energética.

Existem estados fixos de energia para o eletrão - estados estacionários, com certos valores de energia. Entre esses níveis existem intervalos de energia. O eletrão nunca poderá ter valores de energia que se situem nesses intervalos. Diz-se por isso, que a energia do eletrão no átomo está quantizada. Para que o eletrão possa transitar entre estados estacionários, tem de haver emissão ou absorção de energia. Quando o átomo absorve energia (há excitação) o eletrão passa para um estado de energia superior. O valor da diferença de energia dos 2 níveis considerados: Efotão = E2 (+energético) - E1.

As riscas nos espetros de emissão atómicos relacionam-se com as transições entre os níveis de energia dos átomos.

O nível de energia mais elevado é ∞. O eletrão no átomo de H possui energia cinética (+) devido ao seu movimento e energia potencial (-) associada à sua interação com o núcleo, sendo o valor desta última superior em módulo. À medida que o eletrão se afasta do núcleo, a atração vai diminuindo e a energia total (-) vai aumentando, sendo 0 no nível energético + elevado (∞).

No átomo de hidrogénio, se o eletrão no estado fundamental absorver radiação com uma energia suficientemente elevada (radiação UV, por exemplo), pode mesmo sair para fora da ação do núcleo. Neste caso assistimos à ionização do átomo, que se transforma no ião H+. O excesso de energia transforma-se em energia cinética do eletrão.

• EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÓMICOS

• John Dalton (1790) (ESFERA): propôs que as propriedades da matéria podem ser explicadas em termos de partículas finitas; atribui-se a ele a génese da Teoria atómica; o átomo de cada elemento era uma esfera indivisível, rígida, indestrutível e minúscula, que se mantinha inalterada durante uma transformação química possuindo cada elemento químico um «peso caraterístico».

• Joseph Thomson (1897) (PUDIM DE PASSAS): realizou descargas elétricas em gases, isto conduziu à ideia de partículas subatómicas de carga negativa - os eletrões; átomo composto por uma massa difusa de carga + onde se encrostavam os eletrões, de carga contrária, distribuindo-se +/-uniformemente.

• Ernest Rutherford (1911) (MODELO PLANETÁRIO): realizou experiência importante - bombardeamento com partículas α de lâminas finíssimas de ouro. Conclusão: 1 em cada 10000 partículas era desviada da sua trajetória, logo o átomo não era 1 bola maciça; fez experiências sobre o núcleo atómico; admitiu uma parte central de carga positiva muito pequena mas de grande massa (o núcleo) e uma parte envolvente e relativamente <, admitindo assim o movimento circular ao redor do núcleo.

• Niels Bohr (1913) (MODELO DE BOHR): com base nos estudos dos espetros de emissão e com base nos estudos de Rutherford, Bohr supôs a existência de estados estacionários de energia para o eletrão, considerando que o eletrão percorria órbitas bem definidas.

• James Chadwick (1932) (NÚCLEO COM PROTÕES E NEUTRÕES): confirmou experimentalmente a existência de neutrões.

• Erwin Schroedinger (1926) (MODELO QUÂNTICO): o átomo pode comportar-se como onda e partícula; a ideia de órbita (Bohr) foi substituída por orbitais (zonas de probabilidade eletrónica, as quais são descritas por 1 conjunto de nºs quânticos; nuvens eletrónicas.

NÚMEROS QUÂNTICOS

GRUPO DETERMINADO PELO Nº DE ELETRÕES DE VALÊNCIA.

PERÍODO DETERMINADO PELO Nº QUÂNTICO

p.e.: Z(F)=9 1s2-2s2-2p5 grupo 17 período 2

Para o átomo de H a energia depende só de n.

Em átomos polieletrónicos a energia das orbitais depende de n e l.

n = nº quântico principal: tamanho da orbital (distância média do eletrão ao núcleo); Indica o nível ou camada de energia a que pertencem os eletrões.

l = nº quântico secundário/de momento angular: tipo de orbital; o seu valor varia entre 0 e (n-1). Se:

n=1, l=0 orbital tipo s forma esférica

n=2, l=1 orbital tipo p fora de 1 haltere

n=3, l=2 orbital tipo d

ml = nº quântico magnético relaciona-se com a orientação das orbitais veria entre l e -l.

ms = nº quântico de spin: este nº carateriza apenas o eletrão; rotação do eletrão 1/2 ou -1/2

ENERGIA DAS ORBITAIS

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 4f

s pode levar 2 eletrões no máximo

p 6

d 10

PRINCÍPIO DA ENERGIA MÍNIMA: sempre que possível os eletrões ocupam as orbitais de < E

(estado fundamental) VIOLAR

PRINCÍPIO DA EXCLUSÃO DE PAULI: não podem existir 2 eletrões com o mesmo conjunto de nº

quântico VIOLAR

(pois cada orbital de 1 mesmo átomo poderá ter no máximo 2 eletrões)

REGRA DE HUND: no preenchimento de orbitais com a mesma E (como acontece com as orbitais p) distribui-se 1º um ele p/ cada orbital, i.e., elas devem ser 1º semipreenchidas, de modo a ficarem com o mesmo spin e só depois é que se colocam com spins opostos. VIOLAR

BLOCOS DA TP:

-BLOCO S: CONSTIUÍDO PELOS GRUPOS 1 E 2, QUE POSSUEM ELETRÕES DE VALENCIA NAS ORBITAIS S;

-BLOCO P: CONSTITUIDO PELOS GRUPOS 13 AO 18, QUE POSSUEM ELETROES DE VALENCIA NAS ORBITAIS P;

-BLOCO D: CONSTITUÍDO PELOS GRUPOS 3 AO 12, QUE POSSUEM ELETRÕES DE VALÊNCIA NAS ORBITAIS D (METAIS DE TRANSIÇÃO);

-BLOCO F: CONSTITUÍDO PELOS LANTENÍDEOS E ACTNÍDEOS, QUE POSSUEM ELETRÕES DE VALÊNCIA NAS ORBITAIS F (METAIS DE TRANSIÇÃO INTERNA)

RAIO ATÓMICO:

(variação com a TP)

aumenta ao longo do grupo porque aumenta nº de níveis de E preenchidos, >afastamento dos eletrões de valência ao núcleo, força atrativa do núcleo aos eletrões de valência diminui, > tamanho do átomo (expansão da nuvem eletrónica)

diminui ao longo do período porque a carga nuclear aumenta(este fator prevalece em relação ao fator nº de eletrões de valência q também aumenta), as forças de atração núcleo-eletrões de valência são mais intensas, há contração da nuvem eletrónica, o tamanho do átomo é menor

(relação com o raio iónico)

é maior do que o raio do seu catião porque o átomo e o catião têm a mesma carga nuclear mas o catião tem menos eletrões que o átomo, as repulsões eletrónicas diminuem, a força de atração núcleo-eletrões aumenta, há contração da nuvem eletrónica

é menor do que o raio do seu anião porque o átomo e o anião têm a mesma carga nuclear mas o anião tem mais eletrões que o átomo, as repulsões eletrónicas aumentam, a força de atração núcleo-eletrões diminui, há expansão da nuvem eletrónica

!!!! nas espécies isoeletrónicas o raio diminui quando o nº atómico aumenta, ou seja, quando a carga nuclear aumenta. EXCEPÇÕES G2-G13 e do G15-16 raio atómico aumenta

ENERGIA DE IONIZAÇÃO: é a energia mínima necessária para remover um eletrão de 1 átomo gasoso no seu estado fundamental

diminui ao longo do grupo porque aumenta o nº de níveis preenchidos, a distancia dos eletrões de valência ao núcleo aumenta, diminui a força de atração núcleo-eletrões de valência, a energia necessária para arrancar o eletrão diminui

aumenta ao longo do período (existem exceções*) porque: a carga nuclear aumenta (este fator é dominante em relação ao fator nº de eletrões de valência que também aumenta), a força de atração núcleo-eletrões de valência aumenta, a energia necessária para remover o eletrão aumenta.

Se a substância for pura, não se observam variações de temperatura durante a fusão, nem durante a ebulição (podendo na prática variar até 1ºC). Se a substância for impura, a presença de impurezas solúveis faz baixar o ponto de fusão (abaixamento crioscópico) e aumentar o ponto de ebulição (elevação ebulioscópica).

Quanto menor for o valor da DL50 para um determinado produto maior a sua toxicidade pois menor quantidade pode provocar a morte de 50% da população testada.

CAMADAS DA ATMOSFERA

Troposfera Altitude: até 15 kmTemperatura diminui ate -56°Composição azoto, oxigénio, gases nobres e quase todo o vapor de H20Fenómenos meteorológicos, respiração, fotossíntese e poluição atmosférica

Estratosfera

Altitude: 15-50 km, temperatura aumenta até 0°

Composição 90 % ozono atmosférico, azoto e oxigénio.

Nela se localiza a camada de ozono, que filtra UV provenientes do sol

Mesosfera

Altitude: de 50 a 80 km

Constituição: azoto, oxigénio, muito gelo, pó, não contém vapor de água nem ozono

Combustão de meteoroides que atingem a terra

Temperatura diminui ate -90°

Termosfera

Altitude: 80-800km

Temperatura aumenta

Composição azoto, oxigénio, iões e radicais

Filtro das radiações + energéticas, com a consequente ionização e dissociação (desagregação) das moléculas da atmosfera

Auroras boreais

Exosfera

Acima de 800 km

Temperatura aumenta

Praticamente já não existe matéria

Partículas subatómicas (protões, eletrões e neutrões) provenientes do espaço exterior

Composição iões e radicais

Satélites geostacionários

Ionosfera: Termosfera (total) + parte da mesosfera e da exosfera: possui muitas partículas carregadas eletricamente (iões, eletrões) tais partículas são produzidas pela radiação solar que ioniza todos os gases atmosféricos entre os 80-1000 km

VARIAÇÃO DA TEMPERATURA: A variação da temperatura registada na troposfera deve-se ao facto de a superfície da Terra aquecer as camadas de ar mais próximas. O ar quente, -denso, sobe, permitindo que camadas de ar mais frio desçam, num movimento vertical de convecção.

A temperatura na troposfera depende da altitude, latitude e longitude e vai diminuindo até cerca de -60℃. (À medida que subimos na troposfera (até -60℃) há 1 arrefecimento gradual.) Depois a temperatura volta a aumentar até cerca de -2℃, na passagem da estratosfera para a mesosfera. Na mesosfera a temperatura diminui até -100ºC (80 km de altitude).

Inicia-se então uma nova camada, a termosfera, na qual a temperatura volta a aumentar atingindo valores acima de 1500

NOTA: Mesosfera até exosfera- há 1 aumento progressivo e constante da temperatura (ação elevada do sol) PRESSÃO DIMINUI COM O AUMENTO DA ALTITUDE

BREVE HISTÓRIA DA ATMOSFERA TERRESTRE

Os gases provieram do interior da Terra devido às erupções vulcânicas, a temperaturas altíssimas

OXIGÉNIO: Base do oxigénio → condensação de H20; o O resultou da fotossíntese e acumulou-se na atmosfera sob a forma de óxidos até atingir a abundância atual. Condensação-precipitação-oceanos permitiu que os 1ºs seres autotróficos (as cianobactérias) fossem capazes de sintetizar a própria matéria orgânica a partir do CO2 existente. PROCESSO FOTOSSÍNTESE: Água (H2O) + CO2 → hidratos de carbono + O2. 400 M.a. já havia O2 suficiente p/ seres terrestres respirar

AZOTO: o azoto originou as proteínas e é fixado através de bactérias capazes de produzirem amoníaco, desencadeando ciclos bioquímicos que conduzem à formação de aminoácidos, as unidades estruturais das proteínas que entram na constituição dos tecidos vivos. N2 → NH3 →aminoácidos → proteínas. O azoto era inicialmente pouco abundante, mas como é pouco reativo, foi-se acumulando na atmosfera à medida que se libertava da crusta

ATMOSFERA PRIMITIVA

COMPOSIÇÃO:

Em maior escala: vapor de água,CO2

Em menor escala: azoto (N2), sulfureto de H (H2S), amoníaco (NH3), metano (CH4), monóxido de carbono (CO), H2

ATMOSFERA ATUAL

COMPOSIÇÃO/COMPONENTES:

-principais N2, O2, Ar, H2O, CO2

-vestigiais Ne, He, Kr,CH4 (metano), H2, óxido de diazoto, monóxido de carbono, NH3, xénon, dióxido e monóxido de azoto

MODOS DE EXPRESSAR A COMPOSIÇÃO DE SOLUÇÕES

NOMENCLEATURA DOS COMPSOTOS INORGÂNICOS

1.ÁCIDOS:A.hidrácidos, B-oxoácidos

2.BASES

3.SAIS: A. sais simples, B. sais duplos, C. sais hidratados

4.ÓXIDOS: A. óxidos de metais, peróxidos e superóxidos, B. óxidos de não-metais

HIDROCARBONETOS

Hidrocarbonetos são compostos químicos constituídos por átomos de C e de H.

Podem ser:

alcanos (saturados)-os átomos de carbono estão ligados por ligações covalentes simples alcenos (insaturados)-os átomos de carbono estão ligados por ligações covalentes duplas alcinos (insaturados)-os átomos de carbono estão ligados por ligações covalentes triplas

Os átomos de carbono que formam a cadeia principal podem designar-se por:

Primários - o átomo de C só se liga a 1 átomo de C

Secundários - o átomo de C liga-se a outros 2 átomos de C

Terciários ... quaternários ...

Alcanos

de cadeia simples-só existem C primários ou secundários de cadeia ramificada-para além de C primários e secundários existem C terciários e/ou

quaternários, quando 1 ou + átomos de H são substituídos por radicais.

EXEMPLOS:

1 composto que apresente 1 C quaternário: os C estão ligados a 4 átomos de C seja 1 CFC: tem na sua constituição p.e. F, Cl e C apresente cadeia linear: os átomos de C não apresentam substituintes

apresenta cadeia cíclica: a cadeia é fechada

LIGAÇÕES

Ligação covalente: p.e. simples é efetuada por 1 par de eletrões

Pode ser:

Apolar quando os eletrões de 1 ligação covalente são igual/compartilhados pelos 2 núcleos dos 2 átomos

Polar quando 1 átomo tem > afinidade com os eletrões compartilhados do que o outro átomo ligação (sempre que os elementos são diferentes).

Nas ligações covalentes: + eletrões partilhados, ligações + fortes, > E ligação, <comprimento de ligação, >estabilidade, <reatividade

Comprimento de ligação: distância entre os núcleos dos 2 átomos de 1 molécula (distância internuclear média de equilíbrio)

E de ligação: E libertada quando 2 átomos isolados estabelecem 1 ligação covalente Ordem de ligação: nº de pares eletrónicos que asseguram a ligação Ângulo de ligação: ângulo constituído pelos 2 segmentos de reta que unem o núcleo do átomo

central aos 2 átomos ligados

Nº atómico, raio atómico e comprimento da ligação química são diretamente proporcionais

QUANTO > FOR O TAMANHO DOS ÁTOMOS CONSTITUINTES DA MOLÉCULA, > É A MOLÉCULA E > O COMPRIMENTO DA LIGAÇÃO.

QUANTO > FOR A ORDEM DE LIGAÇÃO,> É A ENERGIA DA LIGAÇÃO, POIS + ENERGIA É NECESSÁRIA P/A QUEBRAR (POR ESTA SER + FORTE). E < É O COMPRIMENTO DA LIGAÇÃO POIS OS ÁTOMOS ENCONTRAM-SE + PRÓXIMOS 1 DO OUTRO.

Eligação= -Edissociada (absorvida) QUANTO > FOR O VALOR DA ENERGIA DE LIGAÇÃO > SERÁ A ESTABILIDADE. NOTA: a energia de dissociação de 1 molécula diatómica é igual à sua energia de ligação

Eligação= E libertada quando 2 átomos no estado gasoso, se aproximam e formam 1 ligação química

Edissociada= E necessária fornecer p/quebrar as ligações numa molécula

Eionização= E mínima necessária p/remover 1 molécula de eletrões a 1 mole de moléculas no estado fundamental (remoção de eletrões de átomos, formando-se iões)

Reações de ionização ocorrem à custa de absorção de E

POLUENTES

POLUENTE toda a emissão, natural ou antropogénica, que altere a composição normal da atmosfera de forma a prejudicar a qualidade de vida na Terra

FONTES NATURAIS FONTES ANTROPOGÉNICAS

CO2 RESPIRAÇÃO PRODUÇÃO DE ENERGIA E AQUECIMENTO, TRANSPORTES, INDÚSTRIA TRANSFORMADORA

ÓXIDOS DE AZOTO (NO, NO2, N2O) ATIVIDADE MICROBIANA NOS SOLOS, RELÂMPAGOS, PRODUÇÃO DE E, TRANSPORTES, INDÚSTRIA TRANSFORMADORA

ÓXIDOS DE ENXOFRE (SO2, SO3) OCEANOS, VULCÕES, EROSÃO DO SOLO, PRODUÇÃO DE E ELÉTRICA, INDÚSTRIA TRANSFORMADORA

COMPOSTOS ORGÂNICOS, COV (METANO, COMPOSTOS AROMÁTICAS E HALOGENADOS, …) PÂNTANOS, DECOMPOSIÇÃO DE MATÉRIA ORGÂNICA, DIGESTÃO DOS RUMINANTES TRANSPORTES, SOLVENTES, ELIMINAÇÃO DE RESÍDUOS,AGROPECUÁRIA

MATÉRIA PARTICULADA (POEIRAS, FUMOS, PÓLENES, AEROSSÓIS (sprays, vaporizadores, pulverizadores, …) VENTOS E TEMPESTADES, FLORAÇÃO, AEROSSOL MARÍTIMO CONSTRUÇÃO CIVIL, TRANSPORTES, FOGOS FLORESTAIS, AQUECIMENTO DOMÉSTICO

SMOG NO°+COV(compostos orgânicos voláteis)+OH°(hidroxilo)⇒PAN (nitratos de peroxiacilo)+O3

DISPERSÕES Soluções verdadeiras: misturas homogéneas (não é possível distinguir a olho nu os seus

componentes), as partículas apresentam diâmetro inferior a 1nm = 1×10^(-9) m

Solvente - encontra-se em > quantidade de matéria (>nº moléculas)

Coloides: aparência intermédia entre o homogéneo e heterogéneo; dispersões com partículas cuja dimensão varia entre 1 nm e 1 ųm. EFEITO DE TYNDALL: quando são atravessados por 1 feixe de luz, provocam a sua difusão, isto é, é possível observar o percurso do feixe luminoso através do coloide. EXEMPLOS DE COLOIDES:

EST. FÍSICO DO MEIO DISPERSO

EST. FÍSICO DO MEIO DISPERSANTE

EXS NOME

G L ESPUMA DE BARBEAR, DO MAR ESPUMAG S ESFEROVITE, POMES, CORTIÇA ESPUMA

SÓLIDAL G SPRAY,NEVOEIRO,NUVENS AEROSSOL

LIQL L MAIONESE,GELADO,LEITE EMULSÃOL S MANTEIGA,QUEIJO,PÉROLA,OPALA EMULSÃO

SÓLIDAS G FUMO,POEIRA AEROSSOL

SÓLIDOS L PURÉ, PASTA DENTÍFRICA,LAMA SOL,PASTAS L GEL PARA CABELO, GELATINA GELS S PORCELANA,VIDRO

COLORIDO,RUBI, SAFIRASOL SÓLIDO

Suspensões: heterogéneas, partículas cujos diâmetros são superiores a 1 ų m. OZONO O ozono na estratosfera funciona como 1 filtro solar pois absorve a radiação UV libertada na

dissociação da molécula de ozono, impedindo que as radiações solares + energéticas (UV-B e UV-C) atinjam a superfície.

O ozono absorve a radiação UV libertada na dissociação da molécula de ozono. Ele refaz-se rapidamente, resultando num balanço sem perdas de ozono, pois a velocidade a

que ocorre a sua formação é igual à velocidade de decomposição, existindo deste modo um equilíbrio estacionário, que é dinâmico.

Processo de formação do ozono:

A radiação eletromagnética existente na estratosfera é capaz de dissociar uma molécula de oxigénio e produzir radicais O•, o que, na presença de oxigénio molecular, produzem ozono:

O2(g)→2O•(g)(dissociação da molécula de O2)

O2(g)+O•(g)→Ο3(g)

Por sua vez, as moléculas de ozono interagem com os radicais Ο• , levando à formação de oxigénio:

Ο3(g)+Ο•(g)→2Ο2(g)

uv

Ο3(g)→Ο2(g)+Ο•(g)

CFC

CARATERÍSTICAS: os CFC liquefazem-se facilmente, não são tóxicos, nem inflamáveis nem corrosivos. São muito estáveis e por isso as suas moléculas passam toda a troposfera sem sofrer qualquer alteração química, chegando intactos à estratosfera, prontas a sofrer fotodissociação por ação das radiações UV e debitando nesta camada da atmosfera quantidades significativas de radicais livres Cl•. EXEMPLOS: fréons, triclorofluormetano (CCl3F), diclorodifluorometano.

os CFC podem-se difundir até à estratosfera, zona em que as radiações UV podem quebrar as ligações das moléculas dos CFC, libertando radicais cloro muito ativos e capazes de destruir as moléculas de ozono.

UV

CFC → Cl•

Os CFC provocam a destruição da camada de ozono (O3) dividindo-o em O2 e O.

O3(g)→O2(g)+O(g)

p.e. os átomos de Cl dão origem a radicais livres Cl•(g)+O3(g)→ClO•(g)+O2(g)

O•(g)+ClO•(g)→Cl•(g)+O2(g)

Através de reações em cadeia, a destruição da camada de ozono é superior à sua capacidade de recuperação.

A produção e posterior lançamento para a atmosfera de produtos como p.e. óxidos de azoto, CFC (encontrados nos frigoríficos, aparelhos de ar condicionado e aerossóis), … destruíram o equilíbrio natural de formação e decomposição do O3.

Alternativas aos CFC: HCFC (hidroclorofluorcarbonetos), HFC (hidrofluorcarbonetos),amónia, água e vapor, terpenos e hélio.

Índice de proteção solar 20 significa que se a pessoa fizer queimaduras solares após 10 min de exposição ao sol, se utilizar 1 filtro com IPS=20, só sofrera queimaduras do mesmo tipo após 200 min de exposição solar.

Nº ÁTOMOS/MOLÉCULAS

Nº PARES NÃO LIGANTES NO ÁTOMO CENTRAL

GEOMETRIA ÂNGULO DE LIGAÇÃO

Nº PARES EETRÓNICOS EM VOLTA DO ÁTOMO CENTRAL

EXS

2 NÃO EXISTE ÁT. CENTRAL

LINEAR MOLÉCULA DIATÓMICA (H2 e F2)

3 0 LINEAR 180 CO2 E SiO23 1 OU 2 ANGULAR 105 4 (sendo 2

pares ligantes)

H2O

4 0 TRIANGULAR PLANA

120 3 SO3, BH3

4 1 PIRAMIDAL TRIANGULAR

109 4 (sendo 3 pares ligantes)

NH3

5 0 TEATRAÉDRICA 4 CH4 e ETANO

GEOMETRIA

EXPLICAÇÃO

•Todas moléculas diatómicas e o CO2 tem geometria linear porque não existem eletrões não ligantes no átomo central, sendo a E mínima da molécula para o estado linear, onde os átomos de O se encontram o + afastados possível

•H2O possui geometria angular porque os eletrões não ligantes que estão no átomo central de O2 (2 pares) repelem os eletrões de ligação O-H

•NH3 possui geometria piramidal triangular porque o par não ligante em N como que empurra as ligações de H-N (se não existisse este par a molécula seria triangular plana)

•CH4 possui geometria tetraédrica porque o átomo central não tem eletrões não ligantes e a forma menos repulsiva p/ distribuir os átomos de H é a ocupação de todo o espaço de forma equivalente. A estrutura de N2 é tripla logo é a mais forte e portanto o N2 é estável e consequente/ pouco reativo.

SÍNTESE DO AMONÍACO

O amoníaco NH3 é produzido utilizando o processo de Haber-Bosch. Neste processo, o azoto N2 e o hidrogénio H2 reagem entre si à pressão de 350 atm e à temperatura próxima de 450 ºC, funcionando o ferro como catalisador neste processo. N2(g)+3H2(g)<->2NH3(g)

O H utilizado na produção de amoníaco é obtido a partir do gás natural e o azoto é proveniente do ar atmosférico, utilizando o processo de destilação fracionada.

O amoníaco tem diferentes utilidades, destacando-se as seguintes:

como meio de arrefecimento; como matéria – prima, no fabrico de fertilizantes; como componente de alguns produtos de limpeza; como matéria-prima para o fabrico de ácido nítrico e na indústria têxtil.

REAÇÕES QUIÍMICAS COMPLETAS E INCOMPLETAS

As reações químicas podem classificar-se em completas ou incompletas. Nas reações completas pelo menos um dos reagentes gasta-se completamente. Estas reações são representadas por equações químicas utilizando uma seta única, sendo, por isso, reações irreversíveis (só ocorrem num sentido).Nas reações incompletas nenhum dos reagentes se esgota. São reações reversíveis (podem ocorrer nos dois sentidos)

Síntese ou adição: reações em que dois reagentes, pelo menos, se combinam para formar uma nova substância.

Decomposição ou análise: reações em que um reagente se decompõe dando origem a mais do que um produto.

Algumas causas possíveis para uma reação não ser completa: condições de operação não favoráveis, existência de reações laterais (reações que ocorrem simultaneamente com a reação principal); ocorrência da reação inversa (o que pode conduzir ao equilíbrio químico)

V1-representa o volume do gás 1, V2,n1 2 n2

RENDIMENTO DE UMA REAÇÃO QUÍMICA

Há situações em que os reagentes não se transformam totalmente em produtos da reação. Nestes casos, é necessário conhecer a quantidade de reagentes que efetivamente se transformam em produtos da reação:

QUÍMICA 11º ANO

Lei de Lavoisier

Numa reação química em sistema fechado a massa dos reagentes é igual à massa dos produtos da reação.

Grau de pureza dos componentes de uma mistura reacional

Normalmente, os reagentes utilizados na indústria são impuros, isto porque são mais baratos ou já se encontram na Natureza acompanhados de impureza (como acontece com os minérios). Assim, é necessário calcular o grau de pureza de um material.

Velocidade de 1 reação e η: o aumento da velocidade da reação implica apenas a diminuição do Δt necessário p/ se obter a mesma quantidade de produto; não há aumento da quantidade obtida e, consequente/ do η.

A velocidade de 1 reação pode ser afetada por: concentração dos reagentes, temperatura do sistema reacional, área da superfície de contacto c/ a mistura reacional; presença de um catalisador.

Para saber qual é o reagente limitante/em excesso:

*reagente limitante é o reagente que apresenta menor quociente entre a respetiva quantidade de substância e o respetivo coeficiente estequiométrico na reação química que traduz a reação.

O amoníaco e os compostos de amónio existem em variados materiais de uso comum, dos quais se destacam, pela sua importância, os detergentes e os adubos. Para identificar o catião amónio utilizam-se bases fortes, uma vez que este catião liberta amoníaco, de acordo com a equação:

A identificação de amoníaco nestes compostos pode ser efetuada recorrendo a um dos seguintes processos:▶Mudança de cor no papel vermelho de tornesol:▶Observação de fumos brancos, quando se aproxima uma vareta molhada em HCL. ▶Formação de um precipitado gelatinoso de cor azul, quando se adiciona uma solução aquosa de sulfato de cobre ao composto que contém amoníaco ou derivados.

O amoníaco, a saúde e o ambiente O amoníaco é um gás incolor, muito solúvel em água e que apresenta um cheiro característico.

A solução aquosa de amoníaco é designado por amónia.

Vantagens

▶Baixo Custo ▶Alarme Próprio isto é em caso de acidente o seu odor é detetado, mesmo quando presente em pequenas concentrações (5ppm) ▶Bom coeficiente de transferência de calor. ▶Imiscível com os óleos lubrificantes utilizados nos sistemas de refrigeração. ▶Só é inflamável em determinados valores de pressão e de concentração. ▶Não destrói a camada de ozono. ▶Não é um gás de estufa. ▶Biodegradável. ▶É o refrigerante que consome menos energia durante o processo de refrigeração.

INTERAÇÃO DO AMONÍACO COM COMPONENTES ATMOSFÉRICOS

o NH3, uma vez na atmosfera reage com ácidos como H2SO4 e HNO3 (resultantes das emissões de SOx e NOx, dando origem a aerossóis com material particulado (PM10 e PM2,5), onde está presente também o ião amónio(NH4+).

A remoção de NHx da atmosfera pode acontecer por: deposição húmida, q pode ocorrer através da precipitação (chuva ou neve) e na maioria sob a forma de NH4+; deposição seca que ocorre pela deposição direta dos gases (maioritariamente NH3) e dos aerossóis

GRANDE CAPACIDADE DE DISSOLUÇÃO DO NH3 NA H2O+TENDÊNCIA P/ SE LIBERTAR COMO GÁS=PROBLEMA AMBIENTAL:

Acidificação do solo: a deposição de NH3 e de NH4+ pode conduzir à acidificação do solo, onde as bactérias aí existentes os oxidam a ácido nítrico; este dissocia-se rapidamente nas soluções aquosas do solo, libertando iões H+(aq).

Eutrofização do solo no meio aquático, a deposição de NHx conduz ao fenómeno de eutrofização, que consiste na proliferação anormal da flora aquática por excesso de nutrientes q provoca mudanças físicas, químicas e biológicas nas comunidades de plantas e de animais.

Interferência no efeito de estufa: Os NHx interferem diretamente, devido à reação dos aerossóis contendo ião amónio; indiretamente, devido a promover a formação de nuvens.

Efeitos do amoníaco na saúde do ser humano

▶Em estado gasoso é muito irritante para as mucosas nasais ▶Em caso de inalação, os vapores de amoníaco tornam-se irritantes e corrosivos. Pode provocar dispneia e tosse. As lesões dependem da concentração e do tempo de exposição, podendo, no entanto, causar graves problemas respiratórios. ▶Quando ingerido pode provocar corrosão imediata do trato gastrointestinal. Após a ingestão, o indivíduo apresenta náuseas, vómitos e danos nos lábios, boca e esófago. ▶Uma vez em contacto com a pele, o amoníaco, em solução aquosa, causa queimaduras graves. ▶Em contacto com os olhos, fá-los lacrimejar, podendo provocar conjuntivites e causar danos graves e permanentes.

▶Quando libertado para a atmosfera, o amoníaco pode originar nitrato de amónio (NH4NO3) e sulfato de amónio ((NH4)2SO4) formam matéria particulada. ▶O amoníaco também pode formar óxidos de azoto, que constituem um poluente atmosférico.

▶O amoníaco, quando misturado com óleos lubrificantes, pode provocar explosões. Por este motivo, é necessário ter cuidados acrescidos quando é utilizado no sistema de refrigeração e quando é transportado, sendo necessário submeter o amoníaco a pressões elevadas para se

manter no estado líquido. Assim, o amoníaco deve:▶ser manipulado em locais bem ventilados ▶ser armazenado em locais próprios, ao abrigo do calor, da radiação solar e dos produtos com os quais reaja violentamente ▶ser manipulado por pessoas treinadas para esse fim, devendo estas utilizar indumentária adequada (luvas, botas, avental e roupa de algodão não inflamável).

Em caso de acidente com amoníaco, é necessário proceder do seguinte modo:

-quando ocorrer inalação, deve afastar-se o acidentado da zona contaminada e se necessário, reanimá-lo

-se os olhos forem atingidos, devem lavar-se imediatamente com água corrente

-no caso de ser atingido o corpo, retirar o vestuário e lavar abundantemente com água.

Síntese do amoníaco e balanço energético

Uma reação é um processo onde ocorrem simultaneamente rutura de ligações e formação de novas ligações. A grande maioria das reações químicas dá-se com absorção ou libertação de energia, normalmente sob a forma de calor.

Reação endoenergética ou endotérmica é uma reação química que ocorre com absorção de energia. (Efinal>Einicial), se a reação ocorre num sistema: isolado, a temperatura do sistema diminui; fechado: a temperatura do sistema diminui e depois evolui p/ a temperatura ambiente

Reação exoenergética ou exotérmica é uma reação química que ocorre com libertação de energia. (Efinal<Einicial),se a reação ocorre num sistema: isolado, a temperatura do sistema aumenta; fechado: a temperatura do sistema aumenta e depois evolui para a temperatura ambiente

REVERSIBILIDADE DAS REAÇÕES QUIMICAS-CALCÁRIO

As águas, moderadamente ácidas, vão reagir lentamente com o calcário dos solos, dissolvendo-o, originando buracos alagados e cavidades:

CaCO3(s)+CO2(g)+H2O(l)→Ca+2(aq)+2HCO-3(aq)

No ambiente da gruta, a concentração de CO2 é relativa/ baixa e a reação acima escrita dá-se no sentido inverso, originando a precipitação de carbonato de cálcio (CaCO3), sob a forma de estalactites:

Ca+2(aq)+2HCO-3(aq)→CaCO3(s)+CO2(g)+H2O(l)

Calor de reação (Q) é a quantidade de energia envolvida numa reação química.

Variação de entalpia (ΔH) é a quantidade de energia posta em jogo numa reação química, a pressão constante.

reagente→produtos

ΔH=H(produtos)-H(reagentes) ou ΔH=H(ligações quebradas)-H(ligações formadas)

Por exemplo, a síntese do amoníaco apresenta um ΔH=-92,6kJ/mol. Trata-se, portanto, de um processo exotérmico.

CONSTANTE DE EQUILÍBRIO

Produção industrial do amoníaco

As reações químicas podem classificar em reversíveis ou irreversíveis. Uma reação reversível é uma reação em que os reagentes não se esgotam. Assim, os reagentes reagem entre si originando os produtos da reação e, ao mesmo tempo, os produtos reagem entre si, originando os reagentes da reação direta. Nas reações químicas que traduzem uma reação reversível, os reagentes e os produtos da reação estão separados por duas setas com sentidos opostos.

As reações reversíveis tendem para um estado de equilíbrio. O estado de equilíbrio químico é atingido quando os valores das velocidades das reações direta e inversa se tornam iguais e, consequentemente, as concentrações dos reagentes e dos produtos da reação não variam no tempo. A situação de equilíbrio só é possível num sistema fechado.

A lei da ação das massas estabelece que: para uma reação reversível em equilíbrio, a temperatura constante, existe uma relação constante Kc (a constante de equilíbrio):

aA+bB<->cC+dD

- A B C D são as concentrações de equilíbrio dos constituintes do sistema reacional que se encontram no estado gasoso ou em solução aquosa-a,b,c e d são os coeficientes estequiométricos.

Os constituintes do sistema reacional no estado sólido e no estado líquido não figuram na constante de equilíbrio.

O valor da constante de equilíbrio é independente das concentrações iniciais dos reagentes e dos produtos da reação – só varia com a temperatura.

Kc Numerador produtos Denominador reagentes Grau de conversão dos reagentes em produtos (extensão da reação):NOTA*kc«1 sentido inverso

Kc»1 (Kc=4,o*1031 a 300k), Valor elevado Valor baixo Elevado (reação muito extensa) no sentido direto

Kc«1 (Kc=5 a 1000K), Valor baixo Valor elevado Baixo (reação pouco extensa) no sentido direto Kc≃1(Kc=7,3*10-13 a 500 K), Valor médio Valor médio Intermédio (extensão intermédia)

Para as reações que não estão numa situação de equilíbrio, podemos calcular o quociente da reação Qc em vez da constante de equilíbrio, kc. Se:

Qc<kc- nesta situação, a razão entre as concentrações de produtos da reação e as concentrações de reagentes é muito pequena. Para que se atinja o equilíbrio químico, os reagentes têm que se transformar em produtos da reação. O sistema evolui no sentido direto, consumindo reagentes e formando produtos da reação, até se atingir o equilíbrio.

Qc= kc- as concentrações são as concentrações de equilíbrio. O sistema está em equilíbrio.

Qc>Kc- nesta situação, a razão entre as concentrações de produtos da reação e as concentrações de reagentes é muito grande. Para que se atinja o equilíbrio químico, os produtos da reação têm que se transformar em reagentes. O sistema evolui no sentido inverso, consumindo produtos da reação e formando reagentes, até se atingir o equilíbrio.

LE CHATELIER

Controlo da produção industrial

O equilíbrio químico é o resultado do balanço entre as reações direta e inversa. Para prevermos a evolução de um sistema em equilíbrio, utilizamos o princípio ou lei de Le Chatelier.

Enunciado do princípio: se um sistema fechado em equilíbrio é sujeito a uma variação na pressão, na temperatura ou na quantidade química de 1 componente, haverá tendência para a evolução da reação no sentido em que se reduz o efeito dessa alteração.

Fatores que afetam o equilíbrio químico

Concentração ▶Um aumento da concentração dos reagentes ou uma diminuição da concentração dos produtos provoca a progressão da reação no sentido direto, até que se atinja um novo estado de equilíbrio. ▶Uma diminuição na concentração dos reagentes ou um aumento da concentração dos produtos provoca a progressão da reação no sentido inverso, até que se atinja um novo estado de equilíbrio.

Pressão e volume A pressão e o volume são grandezas inversamente proporcionais.▶Um aumento da pressão do sistema provoca uma progressão da reação no sentido da formação de <nº de moles no estado gasoso. (ver a estequiometria) ▶Uma diminuição da pressão do sistema provoca a progressão da reação no sentido da formação de > nº de moles no estado gasoso. Quando existe igual quantidade química de reagentes e de produtos gasosos, o sistema não é afetado pela pressão. As variações na pressão só alteram as concentrações de equilíbrio das espécies que se encontram no estado gasoso e apenas se a proporção estequiométrica dos reagentes for diferente da proporção estequiométrica dos produtos da reação.

Temperatura ▶Reação endoenergética (ΔH>0)-um aumento de temperatura provoca um deslocamento do equilíbrio no sentido direto, dando origem a um aumento da constante de equilíbrio kc, já uma diminuição ⇒ inverso ▶Reação exoenergética (ΔH<0)-um aumento de temperatura provoca um deslocamento do equilíbrio no sentido inverso, dando origem a uma diminuição da constante de equilíbrio Kc, ja uma diminuição ⇒ direto

Efeito da presença de um

catalisador

A presença de um catalisador não altera a constante de equilíbrio kc, nem a posição de equilíbrio de um sistema. Se adicionarmos um catalisador a uma determinada mistura reacional, que não esteja numa situação de equilíbrio, as velocidades das reações direta e inversa aumentam, atingindo-se mais rapidamente o equilíbrio.

Ex: 2so2+o2⇔2so3 e e exotérmica que acontece se se aumentar a temperatura? de acordo com o princípio de Le Chatelier, o aumento da temperatura favorece a reação endotérmica, que neste caso é inversa. Conclui-se assim que a concentração de so3 irá diminuir.

ex: a reação da síntese do nh3 e exotérmica e assim, de acordo com o princípio de Le Chatelier a reação da síntese do NH3 e favorecida por uma diminuição da temperatura

Condições para a produção industrial do amoníaco

Aplicando a lei de Le Chatelier ao equilíbrio, verifica-se, teoricamente, que o amoníaco deveria ser produzido utilizando elevadas concentrações de reagentes, baixas temperaturas e pressões elevadas. No entanto, para que seja economicamente viável, tem de existir um compromisso entre extensão e velocidade da reação, custos e segurança.

Assim:

Utiliza-se excesso de azoto N2- reagente mais abundante e mais barato-para garantir a conversão completa do hidrogénio H2

Verifica-se que a temperaturas muito baixas a reação e muito lenta e, por isso, pouco rentável: utiliza-se uma temperatura próxima dos 450 ºC

Pressões elevadas representam perigos e custos acrescidos: a produção de amoníaco efetua-se a pressão não superior a 350 atm

Mesmo com estas condições, a reação de síntese do amoníaco não é industrialmente rentável: a reação tem de ser catalisada por um catalisador específico (o ferro)

Na produção de NH3 utilizam-se catalisadores: estes apenas permitem que se atinja o equilíbrio mais rapidamente não havendo no entanto, influencia na quantidade de produto obtida (extensão)

COMPROMISSO As condições ideais na produção de NH3 seriam: pressões elevadas, porque a reação direta é

acompanhada de 1 decréscimo de quantidade de substancia de espécies no estado gasoso, e temperaturas baixas, pois a reação direta é exotérmica (aumento da Kc, ou seja, a reação direta + extensa, com a diminuição da temperatura).

Mas pressões elevadas exigem custos elevados e a temperatura baixas o NH3 é produzido muito lentamente.

Como na indústria, a escolha das condições para a produção está dependente dos custos económicos, é preferível, obter rapidamente percentagens moderadas de NH3 do q esperar muito tempo p/ obter % elevadas. Assim, a otimização do processo de produção industrial de NH3 implica um compromisso entre os valores de pressão (elevados, 200 a 250 atm) e de temperatura (moderada/ baixas, 400 a 450 graus celsius) e o uso do catalisador (ferro).

As galinhas não transpiram e, por isso, em dias quentes, ficam ofegantes. Quando isto acontece, há 1 rápida perda de CO2 q se vai repercutir através dos mecanismos metabólicos da galinha até ao efeito final q é a diminuição da formação de carbonato de cálcio necessário p/ as cascas dos ovos. Estas ficam frágeis (facil/ quebráveis) e as próprias galinhas sentem a necessidade de as comer, devido à falta de carbonato de cálcio no organismo.▶CO2(g)<->CO2(aq), ao adicionar CO2 à agua das galinhas (água carbonatada/gaseificada), as reações evoluíram no sentido de produzir + carbonato de cálcio.▶H2O(l)+CO2(aq)<->H2CO3(aq)<->H+(aq)+HCO-3(aq)<->2H+(aq)+CO2-3(aq)<->CaCO3(s)

PH

Ka(p/ácidos) e kb(p/bases)=kc sem a entrada da água

Quanto >pH<concentração de H3O+. 1 ácido é tanto +forte quanto + forte for o ka e menor o seu pkA. Quando os ácidos/bases são fortes considera-se que todas as moléculas dissolvidas se dissociam. A autoprotólise da água é 1 reação muito pouco extensa. O valor de Kw aumenta c/ a temperatura o que mostra q a autoprotolise da água é 1 reação endotérmica.

Como Kw(a25º)=1,0×10^-14⇒pKw=-log(1,0×10^-14)⇒pKw=14

ÁGUA: PROBLEMAS DE ABUNDÂNCIA E ESCASSEZ

97,5% água salgada

2,5% água doce: 68,9%glaciares e neve permanente, 30,8% lençóis freáticos incluindo lamas e pântanos, 0,3% armazenamento em lagos e rios

DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NO PLANETA:

Cerca da 3/4 da superfície terrestre é composta por água. No entanto a maior parte dessa água não está disponível para consumo humano; cerca de 97% é água salgada (encontrada nos mares e oceanos), 2% formam as calotes polares e só cerca de 1% está disponível p/ consumo humano.

ÁGUA DA CHUVA, ÁGUA DESTILADA E ÁGUA PURA

água da chuva- água proveniente da precipitação; a sua composição depende dos componentes do ar q atravessa. esta água é ligeira/ ácida (pH=5,6 à temperatura de 25°C), devido ao CO2 existente na atmosfera.

água destilada- água que foi obtida através de processos de destilação. Apresenta pH=7, à temperatura de 25°C.

água pura- água q só cont

em moléculas de água na sua composição, não possuindo, portanto, sais dissolvidos. Tem pH=7, à temperatura de 25°C.