Apostila química aplicada (petrobras)

Química Aplicada

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CURSO DE FORMAÇÃO DE OPERADORES DE REFINARIA

QUÍMICA APLICADA

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Química Aplicada

Química Aplicada

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CURITIBA2002

QUÍMICA APLICADACAPÍTULO I

SANDRA MARA ALBERTICAPÍTULO II

SANDRA MARA ALBERTI

EQUIPE PETROBRAS

Petrobras / Abastecimento

UN´S: REPAR, REGAP, REPLAN, REFAP, RPBC, RECAP, SIX, REVAP

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Química Aplicada

540 Alberti, Sandra Mara.A334 Curso de formação de operadores de refinaria: química aplicada / Sandra

Mara Alberti. – Curitiba : PETROBRAS : UnicenP, 2002.104 p. : il. (algumas color.) ; 30 cm.

Bibliografia: p. 102.Financiado pelas UN: REPAR, REGAP, REPLAN, REFAP, RPBC,

RECAP, SIX, REVAP.

1. Química. 2. Química orgânica. I. Título.

Química Aplicada

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Apresentação

É com grande prazer que a equipe da Petrobras recebe você.Para continuarmos buscando excelência em resultados,

diferenciação em serviços e competência tecnológica, precisamosde você e de seu perfil empreendedor.

Este projeto foi realizado pela parceria estabelecida entre oCentro Universitário Positivo (UnicenP) e a Petrobras, representadapela UN-Repar, buscando a construção dos materiais pedagógicosque auxiliarão os Cursos de Formação de Operadores de Refinaria.Estes materiais – módulos didáticos, slides de apresentação, planosde aula, gabaritos de atividades – procuram integrar os saberes téc-nico-práticos dos operadores com as teorias; desta forma não po-dem ser tomados como algo pronto e definitivo, mas sim, como umprocesso contínuo e permanente de aprimoramento, caracterizadopela flexibilidade exigida pelo porte e diversidade das unidades daPetrobras.

Contamos, portanto, com a sua disposição para buscar outrasfontes, colocar questões aos instrutores e à turma, enfim, aprofundarseu conhecimento, capacitando-se para sua nova profissão naPetrobras.

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Escreva uma frase para acompanhá-lo durante todo o módulo.

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Química Aplicada

INTRODUÇÃO ........................................................................................................................................................... 7ORIGEM ..................................................................................................................................................................... 81 TÓPICOS ESPECIAIS DE QUÍMICA GERAL ................................................................................................... 9

1.1 A constituição da matéria ............................................................................................................................. 91.1.1 Átomo e Elemento Químico ............................................................................................................ 91.1.2 Formação de Íons – Cátions e Ânions ........................................................................................... 111.1.3 Substâncias Químicas .................................................................................................................... 11

1.2 Misturas ..................................................................................................................................................... 131.2.1 Misturas Homogêneas .................................................................................................................... 131.2.2 Misturas Heterogêneas ................................................................................................................... 14

1.3 Transformações da matéria ........................................................................................................................ 141.3.1 Transformações Físicas .................................................................................................................. 141.3.2 Transformações Químicas .............................................................................................................. 16

1.4 Desdobramento de misturas ....................................................................................................................... 171.5 Ligações químicas ...................................................................................................................................... 19

1.5.1 Configuração Eletrônica dos Gases Nobres ................................................................................... 191.5.2 Ligação Iônica ................................................................................................................................ 191.5.3 Ligação Covalente ......................................................................................................................... 211.5.4 Ligação Metálica ............................................................................................................................ 22

1.6 Funções Inorgânicas ................................................................................................................................... 241.6.1 Conceito de Ácidos ........................................................................................................................ 251.6.2 Conceito de Bases .......................................................................................................................... 281.6.3 Conceito de Sais ............................................................................................................................. 291.6.4 Conceito de Óxidos e Peróxidos .................................................................................................... 30

1.6.4.1 Óxidos ................................................................................................................................ 301.6.4.2 Peróxidos ........................................................................................................................... 31

1.7 Reações Químicas ...................................................................................................................................... 311.7.1 Classificação das Reações Químicas ............................................................................................. 321.7.2 Fatores que influem nas Reações Químicas ................................................................................... 33

1.8 Cálculos Estequiométricos ......................................................................................................................... 341.9 Estudo de soluções ..................................................................................................................................... 36

1.9.1 Concentração de soluções .............................................................................................................. 371.10 Equlíbrio Químico e Noções de pH ........................................................................................................... 38

1.10.1 Equilíbrio Químico ........................................................................................................................ 381.10.2 Equilíbrio Iônico ............................................................................................................................ 381.10.3 Dissociação e Produto Iônico da Água .......................................................................................... 381.10.4 Noções de pH ................................................................................................................................. 391.10.5 Titulação e Indicadores de Titulação ............................................................................................. 40

1.11 Propriedades de alguns elementos metálicos ............................................................................................. 411.11.1 Propriedades Físicas dos Metais .................................................................................................... 411.11.2 Propriedades Mecânicas dos Metais .............................................................................................. 411.11.3 Metais Ferrosos .............................................................................................................................. 421.11.4 Metais não Ferrosos ....................................................................................................................... 43

1.12 Algumas substâncias industrialmente importantes .................................................................................... 45

2 TÓPICOS ESPECIAIS DE QUÍMICA ORGÂNICA .......................................................................................... 512.1 Introdução à química orgânica ................................................................................................................... 51

2.1.1 Cadeias Carbônicas ........................................................................................................................ 512.2 Derivados Halogenados ............................................................................................................................. 612.3 Constituintes do petróleo ........................................................................................................................... 752.4 Compostos de cadeia aberta ou alifáticos .................................................................................................. 772.4.1 Série das Parafinas - CnH2n + 2 ..................................................................................................................... 77

2.4.2 Série das Isoparafinas - CnH2n + 2 ..................................................................................................... 782.4.3 Série Olefínica - CnH2n ................................................................................................................. 782.4.4 Propriedades dos Hidrocarbonetos Saturados ................................................................................ 792.4.5 Reações dos Hidrocarbonetos Saturados ....................................................................................... 79

2.5 Hidrocarbonetos insaturados ...................................................................................................................... 802.5.1 Os Alcenos ..................................................................................................................................... 802.5.2 Os Alcinos ...................................................................................................................................... 802.5.3 Propriedades dos Hidrocarbonetos Insaturados ............................................................................. 802.5.4 Reações dos Hidrocarbonetos Insaturados ..................................................................................... 81

2.6 Compostos de cadeia fechada .................................................................................................................... 812.6.1 Série Naftênica, CnH2n .................................................................................................................... 812.6.2 Série Aromática ou Benzênica ....................................................................................................... 81

EXERCÍCIOS ............................................................................................................................................................ 97ANEXO ................................................................................................................................................................... 101REFERÊNCIAS ...................................................................................................................................................... 102

Sumário

Química Aplicada

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IntroduçãoA indústria do petróleo, nos seus setores

de prospecção, de exploração, de projeto, deoperação, de desenvolvimento, de vendas eexecutivo, tornou-se de tal forma multidisci-plinar que exige não só a presença de quími-cos e engenheiros químicos, mas muitos ou-tros profissionais de diferentes ramos da ciên-cia e da engenharia. Este fato é, especialmen-te, relevante nos tempos atuais, uma vez queas destilações simples dos primeiros anos daindústria do petróleo foram substituídas, emgeral, por procedimentos mais complicados derefinação, envolvendo numerosas operaçõesfísicas e conversões químicas, ou processosquímicos unitários de grande complexidade.Além disto, a indústria do petróleo vem am-pliando suas necessidades, pois está atingindomuitos outros setores químicos, fornecendo-lhes matérias-primas e usando novas substân-cias. Todos os profissionais da indústria dopetróleo devem estar informados sobre os ou-tros setores para poderem contribuir, de formamais eficiente, com o desenvolvimento desseinesgotável ramo da indústria.

Dentre os fenômenos químicos, a origem,a exploração, o processo de refino, incluindoa separação, conversão e tratamento do petró-leo, bem como toda a indústria petroquímica,pode-se dizer, compreendem um dos exemplosmais completos e abrangentes da utilização daciência química.

A química começa a ser necessária já noprocesso de exploração, pois, em algumassituações é utilizada a injeção de gás, de água,ou às vezes de ambos, simultaneamente, como objetivo de estimular a extração do petró-leo. Ainda, dependendo do tipo de petróleo,da profundidade e do tipo da rocha-reservató-rio, é necessária a injeção de gás carbônico(CO2), vapor de água, soda cáustica (NaOH),polímeros e vários outros produtos, com oobjetivo de aumentar a recuperação ou extra-ção do petróleo.

Após a exploração, o petróleo segue paraos separadores, onde é retirado o gás natural.

O óleo é tratado, separado da água, saisminerais e suspensão de partículas sólidas(dessalgação ou dessalinização) que geralmen-te contém e armazenado para posterior trans-porte às refinarias ou terminais.

Nas refinarias, os processos e fenômenosquímicos são os mais diversos e envolvem aquímica não só em seus aspectos gerais, mas,de forma muito ampla, a química orgânica.

Com uma visão da complexidade do as-sunto e buscando a abrangência necessária àformação de operadores, nossa contribuiçãovem trazer, sem a pretensão de ser completaou esgotar o assunto, informações sobre osprincipais fenômenos químicos que ocorremdentro de uma refinaria de petróleo, os princi-pais elementos e compostos químicos que sãoutilizados e processados bem como as reaçõesquímicas fundamentais. Todos estes assuntosserão abordados através de uma íntima rela-ção com os aspectos básicos da química fun-damental. Serão abordados ainda, através deexercícios aplicativos, os tratamentos quími-cos das águas de caldeiras e trocadores de ca-lor, dos processos de refino, utilidades, trans-ferência e estocagem dos produtos gerados emrefinarias de petróleo. Serão também objetode discussão teórica, os fenômenos de corro-são e incrustação de sistemas de resfriamento,caldeiras, etc, situações do cotidiano que ocor-rem em refinarias como conseqüência da ope-ração de sistemas.

Para que nossa contribuição seja de umaforma mais didática, este curso será divididoem dois capítulos:

Capítulo 1. Tópicos Especiais de QuímicaGeral,

Capítulo 2. Tópicos Especiais de QuímicaOrgânica,

todos ilustrados com exercícios envolvendosituações do cotidiano de uma refinaria.

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Química Aplicada

OrigemExistem muitas teorias sobre a origem do

petróleo. Algumas defendem a origem vege-tal ou animal e outras o parentesco com o car-vão de pedra. Algumas delas realçam que qual-quer material orgânico, de qualquer origem,pode ser transformado em produtos do petró-leo. Há, entretanto, concordância em que o

Petróleo

No depósito original, a concentração dematéria orgânica pode não ter sido elevada,mas o petróleo migrou e acumulou-se nos lo-cais mais favoráveis à sua retenção, por exem-plo, em arenito poroso, em domos protegidospor estratos impermeáveis ao óleo, ou em fa-lhas oclusas nos sedimentos. Brooks (1) comen-

(1) Science of Petroleum, v. 1, p. 52; ECT. v. 10, p. 97-109, 1953 – com 52referências e discussão detalhada.

petróleo tenha sido formado a partir de maté-ria orgânica em depósitos marítimos nas vizi-nhanças da terra firme, em um ambiente defi-ciente em oxigênio e, associado a sedimentos,que posteriormente se solidificariam em ro-chas; calcários, dolomitas, folhelhos e arenitos.

A Figura 1 apresenta os diversos estratosem torno da rocha ou areia portadora de óleo.

ta que “as proteínas e os carboidratos solúveissão, indubitavelmente, destruídos com rapidez,nos processos iniciais de decaimento, pela açãobacteriana... Os óleos graxos são relativamenteresistentes à ação das bactérias... Os óleos graxos(ou ácidos graxos) são, provavelmente, a princi-pal fonte de onde se formou o petróleo”.

Caminho do óleo numa rocha porosa ou areia

Figura 1 – Jazimento de óleo em um reservatório natural (Americam Petroleum Institute).

Água salgada

Rocha encaixante

Folhelho impermeável

Gás

Água salgada

Química Aplicada

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1Tópicos Especiais deQuímica Geral

Capítulo 1Este capítulo tem como principal objeti-

vo introduzir o aluno aos conceitos básicos dequímica geral para melhor compreensão dosprocessos, subsidiando a tomada de decisõesem situações de operação e/ou manutenção desistemas e/ou equipamentos em uma refinaria.

1.1 A constituição da matériaNo final do século XVIII e começo do sé-

culo XIX, três cientistas, Lavoisier, Proust eDalton, através de diversas experiências, des-creveram três das mais importantes leis quebuscam explicar a constituição da matéria.Estas leis dizem que todas as combinações

químicas, sejam elas entre sólidos, líquidos ougases, obedecem a leis relativas a suas massasou seus volumes. As leis ponderais tratam dasrelações entre as massas de reagentes e asmassas dos produtos de uma reação química.

A Tabela 1 apresenta as leis ponderais atra-vés da reação de combustão do carvão. A quei-ma do carvão (C), quimicamente denominadade reação de combustão, com o oxigênio do ar(O2), irá produzir o gás carbônico (CO2). O gáscarbônico é um dos maiores contribuintes parao efeito estufa e, pode também ser encontradonos refrigerantes e em extintores de incêndio.

Autora: Sandra Mara Alberti

Tabela 1. Leis Ponderais(2)

Primeira ExperiênciaCarbono + oxigênio gás carbônico

C + O2 CO23 g + 8 g 11 g

Conclusão

Lei de DaltonLei das Proporções Múltiplas

Quando dois elementos químicos formam vários compostos, se a massa deum participante permanecer constante, a massa do outro só poderá variarsegundo valores múltiplos.

Terceira Experiência

Carbono + oxigênio gás carbônicoC + O2 CO23 g + 8 g 11 g

Carbono + oxigênio gás carbônico2 C + O2 CO6 g + 8 g 14 g

Conclusão

Lei de Proust

Lei das Proporções ConstantesA proporção das massas que reagem permanece sempre constante.

Segunda ExperiênciaCarbono + oxigênio gás carbônico

C + O2 CO23 g + 8 g 11 g6 g + 16 g 22 g9 g + 24 g 33 g

ConclusãoLei de Lavoisier

Lei da Conservação das MassasA soma das massas antes da reação é igual à soma das massas após areação.

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Química AplicadaA Tabela 2 apresenta uma explicação para

as Leis Ponderais discutidas anteriormente.

Tabela 2. Explicação das Leis Ponderais(2)

(2) Química Geral, Ricardo Feltre, v. 1, 4. ed., Editora Moderna, 1995.

Lei Explicação

Lei deLavoisier

Na primeira experiência:

As partículas (átomos) iniciais e finais são as mes-mas. Portanto, a massa permanece inalterada.

Lei deProust

Na segunda experiência:

Duplicando a quantidade de átomos, todas as mas-sas dobrarão.

Lei deDalton

Na terceira experiência:

A segunda reação dessa experiência usa o dobrodo número de átomos de carbono, em relação aomesmo número de átomos de oxigênio. Conseqüen-temente, a massa de carbono necessária à segundareação será o dobro da quantidade usada na pri-meira.

Para explicar as leis ponderais, os cientis-tas estabeleceram a hipótese de que toda ma-téria seria formada por minúsculas partículas,indivisíveis, chamadas de Átomos – TeoriaAtômica de Dalton.

1.1.1 Átomo e Elemento QuímicoNúmero Atômico

Atualmente, são conhecidos, aproximada-mente, 110 tipos de átomos diferentes que,combinados entre si, das mais diversas ma-neiras, vão dar origem a todo o tipo de maté-ria existente.

Átomos de mesmo tipo são aqueles quepossuem o mesmo número de prótons (o nú-mero de nêutrons e o número de elétrons nãoprecisam ser os mesmos).

Como o número de prótons define a espé-cie de átomo, ele passou a ser chamado denúmero atômico, simbolizado pela letra Z.

Número de prótons (p) = número atômico (Z) ou Z = p

De onde vem a definição:

Elemento químico é um conjunto de átomoscom o mesmo número atômico.

Exemplos:Hidrogênio – átomos que possuem 1 prótonCarbono – átomos que possuem 6 prótonsOxigênio – átomos que possuem 8 prótonsEnxofre – átomos que possuem 16 prótons

Número de MassaComo praticamente toda a massa do áto-

mo está contida em seu núcleo, denominamoso número de prótons (p) mais o número denêutrons (n) de um átomo, como sendo, o seunúmero de massa, simbolizado pela letra A.

Então:

A = p + n , ou ainda, se p = Z, então: A = Z + n

Exemplo:Considerando-se que um átomo possua 11

prótons, 12 nêutrons e 11 elétrons, seu núme-ro atômico Z será 11 (Z = p) e seu número demassa A será 23 (A = Z + n).

Observação importante: o número demassa é distinto do conceito de massa do áto-mo e de massa atômica.

Massa do Átomo = expressa em unidadesde massa atômica = u

Massa Atômica = é, por definição, o nú-mero que indica quantas vezes a massa do áto-mo é mais pesada que a unidade de massa atô-mica (u).

Na Tabela Periódica (em anexo), sãoapresentados todos os elementos químicos,com seus respectivos números atômicos,massas atômicas, enquanto que na Figura 2é demonstrada a distribuição de LinusPauling. Na natureza, podem ser encontra-dos cerca de noventa elementos químicosdiferentes; os demais são produzidos artifi-cialmente pelo homem.

Química Aplicada

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Figura 2 – Diagrama de Linus Pauling.

1.1.2 Formação de Íons – Cátions e ÂnionsUm átomo, em seu estado natural, é ele-

tricamente neutro, isto é, o número de elétronsde sua eletrosfera é igual ao número de prótonsdo núcleo, e, em conseqüência, suas cargasanulam-se.

Um átomo, pode, contudo, ganhar ou per-der elétrons da eletrosfera, sem sofrer altera-ções em seu núcleo, resultando então em par-tículas denominadas íons.

Quando um átomo ganha elétrons, ele setransforma em um íon negativo, também cha-mado de ânion.

A Figura 3 exemplifica o conceito deânion, utilizando, para isto, o átomo do ele-mento cloro.

Figura 3 – Ânion Cloreto – Cl–.

O átomo normal de cloro (Cl) tem 17prótons, 18 nêutrons e 17 elétrons. Ele podeganhar um elétron e transformar-se em ânioncloreto (Cl–), que terá 17 prótons, 18 nêutronse 18 elétrons.

Quando um átomo perde elétrons, ele setorna um íon positivo, também chamado deCÁTION.

O átomo normal de sódio (Na) tem 11prótons, 12 nêutrons e 11 elétrons. Ele podeperder um elétron e transformar-se em cátionsódio (Na+), que terá 11 prótons, 12 nêutronse 10 elétrons.

Observe que quando um átomo ganha elé-trons, seu tamanho aumenta; quando perde elé-trons, seu tamanho diminui; mas, em ambosos casos, sua massa praticamente não se alte-ra, pois a massa do elétron é desprezível(9,109390 x 10–24 g).

1.1.3 Substâncias QuímicasHavendo apenas cerca de 90 elementos

químicos diferentes na natureza, por que en-contramos uma variedade tão grande de mate-riais diferentes?

Porque esses tipos de átomos diferentespodem reunir-se das mais variadas maneiraspossíveis, através das ligações químicas, for-mando uma infinidade de agrupamentos dife-rentes, que podem ser as chamadas moléculasou aglomerados iônicos.

Cada molécula ou aglomerado iônico pas-sa a representar uma substância pura ou es-pécie química bem definida. Cada substânciapor sua vez é representada por uma abrevia-ção denominada fórmula.

Em cada molécula, encontramos um cer-to número de átomos ligados entre si. Nos aglo-merados iônicos, existem os chamados íons,que são átomos ou grupos de átomos carrega-dos eletricamente.

A Figura 5 exemplifica o que é chamadode molécula e o que é denominado aglome-rado iônico.

NíveisSubníveis

Número máximo deelétrons por níveis

(K) 1

(L) 2

(M) 3

(N) 4

(O) 5

(P) 6

(Q) 7

Número máximo deelétrons por subníveis

2

8

18

32

32

18

2

1s

2 6 10 14

2s 2p

3s 3p

4s 4p 4d 4f

7s

3d

5s 5p 5d 5f

6s 6p 6d

A Figura 4, exemplifica o conceito decátion, utilizando, para tanto, o átomo do ele-mento sódio (Na).

Figura 4 – Cátion de Sódio – Na+.

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Química Aplicada

Figura 5 – Molécula ou Aglomerado Iônico.(2)

Substância Molécula ouaglomerado iônico Fórmula

HidrogênioGás incolor, combustí-vel, menos denso que oar (e, por isso, usado embalões meteorológicos)

CH3 — CH2OH

H2

Molécula de hidrogênio.

OxigênioGás incolor, existenteno ar e indispensável àrespiração dos animaise vegetais.

O2

Molécula de oxigênio.

EnxofrePó amarelo, muito usa-do para fabricar outrassubstâncias úteis (coran-tes, vulcanizadores daborracha, etc.)

S8

Molécula de enxofre.

ÁguaIndispensável à vida dosvegetais e animais. H2O

Molécula de água.

Gás carbônicoGás incolor, usado emextintores de incêndio,em bebidas refrigeran-tes, etc.

CO2

Molécula de gás corbônico.

Álcool comumLíquido incolor, usadoem bebidas alcoólicas,como combustível, etc.

Molécula de álcool.

NaCl

Sal comumSólido branco, tambémchamado “sal de cozi-nha”, muito importantena alimentação.

Aglomerado iônico de Na+

e Cl– que forma o sal de co-zinha.

Uma comparação bastante interessantesobre o significado de moléculas e aglomera-dos iônicos é a construção de uma casa, poistem-se tijolos, areia, cimento, cal, pedras, fer-ro, etc, com que se podem construir casas eprédios totalmente diferentes.

A representação de uma molécula é dadaatravés de sua fórmula. A somatória das mas-sas atômicas dos elementos que fazem partedessa fórmula chama-se massa molar.

Massa molar = é o número que identifi-ca quantas vezes a molécula de uma substân-cia é mais pesada do que 1/12 do átomo decarbono – C12.

Molécula grama ou mol = é a massa mo-lar expressa em gramas.

A Tabela 3, abaixo, exemplifica o concei-to de substância, fórmula, massa molar e Mol.

Tabela 3. Exemplos de Substâncias Químicas eFórmulas Substância Fórmula Massa molar MolCloreto de sódio NaCl 23 + 35,5 = 58,5 58,5 g

Amônia NH3 14 + 3 (1) = 17 17 g

Ácido sulfúrico H2SO4 2 (1) + 32 + 4 (16) = 98 98 g

Gás carbônico CO2 12 + 2 (16) = 44 44 g

Etanol C2H6O 2 (12) + 6 (1) + 16 = 46 46 g

Propano C3H8 3(12) + 8 (1) = 44 44 g

É possível a elaboração de alguns questio-namentos envolvendo Mol e Número de Mols.Exemplos:01. Converter a massa em gramas de ácidosulfúrico – H2SO4 – para número de mols.Quantos mols há em 49 g de H2SO4?

Resposta:A massa molar do H2SO4 é = 98 gAssim: 98 g = 1 MolPortanto: 49 g = x Mol → x Mol = 0,5 molCálculo de massa a partir do número de

mols também é possível, basta considerar ooposto do exemplo acima.

02. Qual a massa, em gramas, de 0,2 mols dogás amônia – NH3?

Resposta:A massa molar do gás NH3 = 17 g, corres-

ponde a 1 MolAssim:17 g = 1 Molx g = 0,2 MolsPortantox g = 3,4 g de gás amônia

1.1.3.1 Substâncias Químicas SimplesSubstâncias simples – são aquelas for-

madas por átomos de um mesmo elemento quí-mico.

Exemplos: oxigênio (O2), hidrogênio (H2),ozônio (O3)

Comentários:1. Há exemplos de alguns átomos que,

simultaneamente, representam o átomoe a substância simples. Um átomo dehélio (He) representa um átomo dehélio e também a molécula de umasubstância simples.

Química Aplicada

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2. Há átomos que podem agrupar-se demaneiras diferentes, formando substân-cias diferentes. Por exemplo, o oxigê-nio pode formar, com dois átomos, umamolécula da substância simples oxigê-nio e, com três átomos, uma moléculasimples de ozônio.Este fenômeno é chamado de Alotro-pia – isto é, o oxigênio e o ozônio sãoformas alotrópicas do elemento quími-co oxigênio. Outros exemplos dealotropia são o carbono, pois forma ocarbono grafítico e o diamante; o fósfo-ro branco (P4) e o fósforo vermelho (P∞).

3. O número de átomos do mesmo ele-mento é chamado de Atomicidade

– moléculas monoatômicas: têm umátomo, exemplo: Hélio (He);

– moléculas diatômicas: têm dois áto-mos, exemplo: oxigênio (O2);

– moléculas triatômicas: têm três áto-mos, exemplo: ozônio (O3);

– moléculas poliatômicas: têm maisque três átomos, exemplo: fósforobranco (P4).

1.1.3.2 Substâncias Químicas CompostasSubstâncias compostas ou compostos

químicos – são aquelas formadas por átomosde elementos químicos diferentes.

É o que ocorre, por exemplo, com a água(H2O), amônia (NH4), álcool comum (CH3 –CH2OH), sal comum ou cloreto de sódio(NaCl).

Comentários:Substância Pura: é qualquer substância,

simples ou composta, formada por átomos,moléculas ou aglomerados iônicos, todosiguais entre si.

a) Uma substância pura tem propriedadescaracterísticas bem definidas. Por exem-plo: a água, nas condições ambientais, élíquida, incolor, inodora, não inflamá-vel, etc.

b) Tem composição química constante:Quando é simples – é formada por umúnico elemento químico;Quando é composta – é formada pelosmesmos elementos químicos, ligadosna mesma proporção em massa (Lei deProust).

1.2 MisturasApós a compreensão do que seja a subs-

tância simples e a composta, agora é possívelentender o conceito de mistura. Foi visto tam-bém que a cada substância corresponde um tipode molécula ou de aglomerado iônico bemdefinido e, que existe uma infinidade de subs-tâncias puras diferentes.

Exemplos dessas substâncias misturadaspodem ser observados na Figura 6.

Figura 6 – Exemplos de Misturas.

O ar que respiramos é umamistura onde predominammoléculas de nitrogênio (N2)e de oxigênio (O2).

No álcool comum, além dasmoléculas do próprio álcool(CH3 — CH2OH), que são emnúmero predominante, en-contramos algumas molécu-las de água (H2O)

Se você observar, cuidadosamente, um paralelepípedo degranito, verá um grande número de pontinhos brilhantes eum grande número de pontinhos escuros, dispersos pelamassa cor de cinza que constitui a pedra.

1.2.1 Misturas HomogêneasNão se pode distinguir, mesmo com auxí-

lio de microscópios sofisticados, os compo-nentes de uma mistura. Uma mistura homo-gênea é também chamada de sistema homo-gêneo ou solução.

Em uma solução, há o conceito de solutoe solvente.

Soluto: é a substância que, em geral, en-contra-se em menor quantidade em uma mis-tura estando dissolvida pelo solvente.

Solvente: substância que dissolve o soluto.Para exemplificar o conceito de solvente

e soluto, pode-se citar o açúcar dissolvido naágua, ou ainda, o oxigênio dissolvido na mis-tura de nitrogênio, constituindo o ar que respi-ramos.

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Química Aplicada

1.2.2 Misturas HeterogêneasEm uma mistura heterogênea, é possível

distinguir as substâncias que a compõem, sen-do cada porção homogênea denominada fase.

Assim, as misturas podem ser classifica-das nos seguintes sistemas:

1. sistemas monofásicos – têm uma úni-ca fase e, portanto, são sistemas ou mis-turas homogêneas;

2. sistemas bifásicos – têm duas fases, sãosistemas heterogêneos;

3. sistemas trifásicos – têm três fases dis-tintas, são sistemas heterogêneos;

4. sistemas polifásicos – têm mais de trêsfases distintas.

Comentários:1. Misturas homogêneas apresentam pro-

priedades iguais em todos os seus pon-tos; nas misturas heterogêneas, as pro-priedades variam quando se atravessa asuperfície de separação entre uma fase eoutra. Exemplo: mistura de água e óleo.

2. É muito importante não confundir asfases com as substâncias (ou compo-nentes) existentes em um sistema. Porexemplo:Três fases:Uma fase sólida – gelo;Outra fase sólida – sal não dissolvido;Uma líquida – que é uma solução (mis-tura homogênea) de sal em água.

Duas substânciasÁgua – seja na solução, seja na formade gelo, é água;Sal – seja na solução, seja depositadono fundo do recipiente.

3. Ao contrário das substâncias puras,pode-se dizer que as misturas:Não têm composição constante: pode-se juntar um soluto em maior ou me-nor quantidade;

Não têm propriedades características e bemdefinidas: a água pura congela sempre a0ºC; uma mistura de água e sal congelarásempre abaixo de 0ºC, temperatura esta quedependerá da quantidade de sal na mistura.

4. A Figura 8 apresenta um fluxogramados conceitos estudados até o momento.

Figura 8 – Fluxograma da constituição da matéria.

1.3 Transformações da matéria1.3.1 Transformações Físicas

Denomina-se transformação física ou fe-nômeno físico toda mudança que ocorre emum sistema em observação, quando esta nãotransforma a matéria em sua identidade.

Uma mesma substância, por exemplo, aágua, pode apresentar-se em diferentes esta-dos físicos, isto é: na forma sólida, líquida egasosa. Esses estados são denominados esta-dos físicos da matéria.

Embora existam muitos fenômenos físi-cos, como o aquecimento de um corpo, a pas-sagem de corrente elétrica por um fio e ou-tros, os que mais interessam à Química são asmudanças de estado físico conforme ilustra aFigura 9.

Figura 9 – Fluxograma de Mudança de Estados.

É importante observar que as mudançasde estado físico de uma substância pura irãoocorrer em condições constantes e bem defi-nidas. São as chamadas constantes físicas.

Na Figura 10, é possível observar que,durante a fusão da água, por exemplo, a tem-peratura permanece constante e igual a 0ºC.Este fato define o primeiro patamar do gráfi-co na Figura 11, o qual apresenta a tempera-tura de fusão (P.F.) do gelo. Fato idênticoocorre durante a ebulição (100ºC), resultandono segundo patamar e que define a temperatu-ra ou temperatura de ebulição (P.E.) da água.

Óleo (com certas propriedades)

Água (com propriedades diferentes)

Superfície de separação

Gelo

Sal não-dissolvido

Água salgada

Figura 7 – Mistura Heterogênea.

Química Aplicada

15

É possível também observar na Figura 11o gráfico de resfriamento de uma substância,que nada mais é do que o processo inverso.No processo de aquecimento, as transforma-ções são ditas endotérmicas, isto é, absorvemcalor para mudarem de estado físico. No pro-cesso de resfriamento, as transformações sãoditas exotérmicas, isto é, perdem calor nas mu-danças de estado.

Figura 11 – Gráfico de aquecimento e gráfico de resfriamento.(2)

Figura 10 – temp x quant. Calor absorvida.(3)

Comentários1. Cada elemento puro ou substância

pura tem sua temperatura de ebuliçãoe de fusão, que variam muito de umapara a outra, conforme demonstra aFigura 12.

Figura 12 – Temperatura de ebulição de diversas substâncias.(2)

Além das temperaturas de fusão (ou soli-dificação) e de ebulição (ou de condensação),outras constantes físicas têm grande importân-cia para uma substância pura. São elas:

a) densidade ou massa específica – cal-culada como o quociente da massa pelovolume da substância.d = m / Vm = massa da substância em gramasV = volume da substância em cm3

d = densidade em g/cm3 ou g/mL

A densidade dos líquidos é medida, dire-tamente, através de densímetros, como os exis-tentes em postos de gasolina.

De acordo com as densidades, os produ-tos do petróleo podem ser classificados emleves (baixa densidade ou menos densos) epesados (alta densidade ou mais densos).

b) calor específico – quantidade de calornecessária para aumentar em 1ºC a tem-peratura de 1 g da substância.Por exemplo: 1 g de água necessita de 1caloria para ter sua temperatura aumen-tada em 1ºC. Assim, pode-se dizer que ocalor específico da água é 1cal / g . ºC.

c) solubilidade –definida como a maiorquantidade (em gramas) de uma subs-tância que pode ser dissolvida em umadada quantidade de um líquido (em ge-ral em litros), a uma dada temperatura.

Por exemplo: é possível dissolver, no máxi-mo, 365 g de sal comum em 1 L de água a 20ºC.

Sendo específicas para cada substânciapura, as constantes físicas permitem identificare caracterizar as substâncias. Por exemplo:

ÁguaLíquido, incolor, inodoro e insípidoTemperatura de fusão: 0ºCTemperatura de ebulição:100ºC a 1 atm(atmosfera)densidade: 1 g/cm3 a 4ºC e 1 atmcalor específico: 1 cal/g.ºC

16

Química AplicadaAs propriedades das substâncias puras são

catalogadas em livros especiais. As constan-tes físicas são a identidade de uma substância,sendo utilizadas como critério de pureza.

1.3.2 Transformações QuímicasDenomina-se transformação química ou

fenômeno químico toda mudança que ocorreem um sistema e que provoca transformaçãoda matéria. Isto é, a matéria perde sua identi-dade original transformando-se em outra.

Exemplos de transformações químicas sãoas reações de combustão, oxidação, neutrali-zação e outras que serão estudadas mais tarde,no capítulo de reações químicas.

Toda transformação química é uma rea-ção química.

1.3.2.1 Transformações Químicas no PetróleoExemplos muito importantes de trans-

formações químicas são aquelas observadasnos Processos de Conversão do Petróleo.Ali ocorrem diversas reações químicas, es-pecíficas de cada processo e que são, emgeral, conjugadas com temperatura e pres-são. É muito comum, ainda, a presença deum agente que pode acelerar ou diminuir avelocidade de uma reação química sem, en-tretanto, participar quimicamente dela – ocatalisador. Estes processos serão detalha-dos no Capítulo 2, Tópicos Especiais deQuímica Orgânica.

Dentro dos Processos de Conversão doPetróleo, podem ser citados:

a) CraqueamentoDecomposição de substâncias com gran-

des moléculas em outras de moléculas meno-res, pela ação de temperatura ou de um catali-sador. Como catalisador, em geral, são utili-zadas substâncias denominadas de zeólitos.

Os zeólitos são aluminossilicatos, comopor exemplo, o KMg(Si3AlO10)(OH)2.

Um exemplo de transformação químicapelo craqueamento é a quebra do gasóleo pe-sado, gerando gasolina e óleo de reciclo, con-forme reação química a seguir:

C7H15 . C15H30.C7H15 C7H16 + C6H12:CH2 + C14H28:CH2

gasóleo pesado gasolina gasolina óleo de reciclo (antidetonante)

As várias fases do craqueamento foramresumidas no livro “Indústria de ProcessosQuímicos” e são aqui reproduzidas conformeas reações seguintes.

Óleo de cargaC7H15.C15H30.C7H15

Óleo craqueadoC7H16 + C6H12:CH2 + C14H28:CH2

Craqueamento ReiteradoC2H6 + (C4H8:CH2 + C8H18 + C6H12:CH2) + CH2:CH:CH:CH:CH3 + C2H4 Gás gasolina materiais formadores gás

de goma

PolimerizaçãoC2H6 + (C4H8:CH2 + C8H18) + C12H22 + C2H4 Gás gasolina alcatrão gás

É importante mencionar que há variaçõesdos processos de conversão via craqueamen-to. Existem os processos de conversão via cra-queamento térmico, catalítico, retardado, hi-drocraqueamento catalítico e o hidrocraque-amento catalítico brando. Todos, entretanto,têm a função de quebra de cadeia carbônicapara a obtenção de moléculas menores queas originais e serão discutidos em detalhesno Capítulo 2 – Tópicos Especiais de Quími-ca Orgânica.

b) ViscorreduçãoÉ um processo que segue a linha do cra-

queamento térmico e tem como objetivo a re-dução do tamanho das moléculas das substân-cias, transformando-as em substâncias maisleves e mais fluidas. Processo atualmente emdesuso.

c) Alcoilação catalíticaA alcoilação catalítica ou apenas alcoila-

ção, consiste na junção de duas moléculas le-ves (menores) para a formação de uma tercei-ra de maior massa molar. Esta reação écatalisada por um agente de forte caráter ácido(ácido fluorídrico – HF, ou ácido sulfúrico –H2SO4). Exemplo de uma reação de alcoilação:

Química Aplicada

17

d) Reformação catalíticaA reformação catalítica ou reforma, como

é mais conhecida, tem por objetivo principaltransformar uma nafta de destilação direta, ricaem hidrocarbonetos parafínicos, em outra, ricaem hidrocarbonetos aromáticos. Converte,portanto, a nafta em compostos com maiornúmero de octanas. É semelhante ao craquea-mento, mas são usadas cargas mais voláteis.Os catalisadores contêm, em geral, elementoscomo o rênio, platina ou cromo. É um proces-so de aromatização. Um exemplo desse pro-cesso de conversão é apresentado pela reaçãoquímica abaixo.

1.4 Desdobramento de misturasO petróleo, para que possa ser efetivamen-

te aproveitado, deve ser desdobrado em ou-tras substâncias. Para esse processo, são utili-zadas as faixas de ebulição de cada uma de-las, denominadas frações.

Os processos de desdobramento de mis-turas, convencionalmente utilizados na quími-ca, deram origem àqueles utilizados para o pe-tróleo.

Os processos mais comumente utilizadossão a filtração, a decantação, a destilação e acristalização.

a) FiltraçãoÉ um processo mecânico, que serve para

desdobrar misturas heterogêneas de um sóli-do disperso em um líquido ou gás. No desdo-bramento do petróleo, este processo não temgrande utilização, entretanto, em processos deregeneração ou recuperação de óleos mineraise produtos do refino do petróleo, é muito co-mum o uso dos chamados filtros-prensa. Esteprocedimento pode retirar, conforme o tipo defiltro utilizado, partículas sólidas em suspen-são e, se houver aquecimento, pode ainda di-minuir o conteúdo de água presente comocontaminante.

A Figura 13 apresenta um modelo, embo-ra antigo, de filtro-prensa.

Figura 13 – Filtro Prensa.(2)

b) DecantaçãoÉ também um processo mecânico, que

serve para desdobrar misturas heterogêneas deum sólido disperso em um líquido ou de doislíquidos imiscíveis entre si.

No desdobramento do petróleo, este pro-cesso também não tem grande utilização.

A Figura 14 apresenta um típico processode decantação. Há, entretanto, outras formasde decantação como a sedimentação fracionadae a centrifugação. Os funis de separação oudecantação têm como propósito a separaçãode líquidos imiscíveis, como por exemplo, óleoe água. Não é adequado para aplicação emgrandes volumes, como no caso da indústriade petróleo.

Figura 14 – Processo de decantação típico.

c) DestilaçãoÉ um processo físico que serve para des-

dobrar as misturas homogêneas, como as so-luções de sólidos em líquidos ou soluções dedois ou mais líquidos. A destilação, por serum processo físico de separação, não altera aspropriedades físicas dos componentes da mistu-ra ou de cada fração do petróleo, por exemplo.

É um processo que tem como base as di-ferenças de temperatura de ebulição existentesentre os compostos que coexistem em uma mis-tura, como é o caso do petróleo. Variando-se as

Sedimen-tação

Decantação

Sifonação

18

Química Aplicadacondições de aquecimento do petróleo, é pos-sível vaporizar-se compostos leves, interme-diários e pesados (função do tamanho dasmoléculas), que, ao se condensarem, podemser separados.

Além da temperatura, pode-se utilizar oprocesso de destilação a vácuo, uma vez que atemperatura de ebulição de uma substância éfunção da pressão sobre ela exercida.

Figura 15 – Torre de destilação emuma refinaria de petróleo.

D H

ALPE

RN

/ PR

-SO

CK

PHO

TOS

A conjunção desses dois parâmetros, tem-peratura e pressão, encontrados nas torres dedestilação de refinarias, permite que o petró-leo seja separado em suas diversas frações.

A Figura 15 apresenta uma típica torre dedestilação de petróleo e a Figura 16 um equi-pamento de destilação em laboratório, que deuorigem às torres de destilação fracionada, apre-sentadas na Figura 15.

Figura 16 – Sistema de destilação em laboratório.

d) CristalizaçãoA cristalização é um processo físico que

serve para separar e purificar sólidos. A águado mar contém muitos sais. Com a evapora-ção da água, há a cristalização destes sais, prin-cipalmente o cloreto de sódio (NaCl, sal decozinha). Este procedimento não é utilizadona indústria do petróleo.

e) DessalinizaçãoEste não é um processo que pode ser consi-

derado de desdobramento de misturas. Contudo,uma análise mais detalhada dos processos de des-dobramento mostra que existe o processo de de-cantação para separar líquidos imiscíveis de den-sidades diferentes, óleo e água, por exemplo.

A Figura 17 apresenta um decantador utiliza-do em laboratório e a Figura 18 um exemplo dedessalinizador utilizado em refinarias de petróleo.

Figura 17 – Sistema de decantação.

Figura 18 – Dessalinizador ou Dessalgadora – REPAR –Araucária – PR.

A dessalinização ou dessalgação, no pro-cesso de refino do petróleo, é muito importan-te, pois se trata de um procedimento de “lava-gem” ou de limpeza do cru, para remoção desais minerais, água e sedimentos dissolvidos,que são arrastados nos processos de extraçãodo petróleo. Antes do refino, o petróleo deveser “lavado” para não provocar danos às tor-res de destilação.

A dessalinização ou dessalgação não alte-ra a composição do petróleo, apenas retiraimpurezas pelo processo de diluição, dissolu-ção, lavagem, decantação e arraste.

Para este procedimento, é utilizada a cha-mada água de processo, água tratada atravésdos processos convencionais para a indústria,

Termômetro Saída de águade resfriamento

Condensador

Garras deFerro

Balão dedestilação

Mistura a ser fracionada(digamos dois líquidosmiscíveis entre si)

Tela de aquecimento(tela metálica revestidacom amianto)

Entrada de águade resfriamento

Suportesde ferro

Líquido maisvolátil que jáse destilou

Funil de decantação

Líquido menos denso

Líquido mais denso

Torneira

Química Aplicada

19

isto é, clarificação e, neste caso, sem cloração,para que o cloro residual não ofereça possibi-lidades de transformações químicas nesta fase.

1.5 Ligações químicasUma ligação química é uma união entre

átomos. Os químicos entendem as proprieda-des da matéria em termos dos tipos de ligaçãoque mantêm os átomos unidos. Por exemplo,por que o fosfato de cálcio é tão duro que anatureza o adotou para a formação dos ossos?Por que é tão difícil fazer compostos a partirdo nitrogênio do ar? Como podemos fazeraviões e foguetes mais fortes e mais leves?Responder perguntas como estas depende doentendimento dos diferentes tipos de ligaçãoe como podem originar compostos com dife-rentes propriedades.

Uma ligação química forma-se entre doisátomos se o arranjo resultante de seus doisnúcleos e de seus elétrons tem energia maisbaixa que a energia total dos átomos separados.

Se a energia mais baixa é atingida pelatransferência completa de um ou mais elétronsde um átomo para outro, formam-se íons, e ocomposto é mantido pela atração entre essesíons (atração eletrostática). Esta atração é tí-pica de uma ligação iônica.

Se o abaixamento de energia pode ser atin-gido pelo compartilhamento de elétrons, en-tão, os átomos unem-se através de uma liga-ção covalente.

Outro aspecto que explica a combinaçãode átomos através das ligações químicas é abusca da estabilidade química, conseguida porexemplo pelos gases nobres.

Os gases nobres são os 6 elementos dafamília 8A da tabela periódica: hélio (He),neônio (Ne), argônio (Ar), criptônio (Kr),xenônio (Xe) e radônio (Rn). A principal ca-racterística desses elementos é a inércia quí-mica, ligada ao fato de possuírem a camadade valência completa (camada de valênciacompleta = 8 elétrons na última camada deelétrons ou camada eletrônica). Desse modo,os gases nobres não apresentam tendência emformar íons (doar ou receber elétrons) espon-taneamente. Por serem muito estáveis, não se com-binam com outros átomos espontaneamente.

É fato que, dos 110 elementos químicosconhecidos, apenas 6, os gases nobres, sãoencontrados na forma de átomos isolados. Osdemais elementos encontram-se sempre liga-dos uns aos outros, de diferentes maneiras enas mais diversas combinações.

Comparando as propriedades dos gasesnobres com os outros elementos, observa-seque eles são elementos muito estáveis e, emgeral, apresentam elevados potenciais de io-nização e baixa reatividade química.

1.5.1 Configuração Eletrônica dos Gases NobresQualquer ligação química é feita através

da eletrosfera, envolvendo somente os elétronsmais externos do átomo, sem jamais atingir onúcleo. Logo, é indispensável observar a con-figuração eletrônica dos gases nobres, paraentender o motivo da grande estabilidade quepossuem.

A configuração eletrônica é obtida atra-vés do Diagrama de Linus Pauling, confor-me foi apresentado na Figura 2.

A Tabela 4 apresenta os gases nobres, seunúmero atômico e sua distribuição eletrônica.

Tabela 4. Distribuição Eletrônica dos Gases NobresElementos Número Configuração EletrônicaSímbolos Atômico (Z)

Hélio – He 2 1s2

Neônio – Ne 10 1s2 / 2s2 2p6

Argônio – Ar 18 1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p6

Kriptônio – Kr 36 1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p6 3d10/ 4s2 4p6

Xenônio – Xe 54 1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p6 3d10/ 4s2 4p6 4d10 / 5s2 5p6

Radônio – Rn 86 1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p6 3d10/ 4s2 4p6 4d10 / 5s2 5p6 5d10 / 6s2 6p2

Relacionando a estabilidade dos gases no-bres e o fato de não realizarem, espontaneamen-te, ligações com outros elementos, é possívelconcluir que sua estabilidade é conseqüênciada configuração eletrônica. Os outros elemen-tos estabelecem ligações para adquirir umaconfiguração eletrônica parecida à dos gasesnobres e, assim, adquirirem a estabilidade.

A Regra do Octeto (Gilbert Newton Lewis)

Os átomos dos diferentes elementos li-gam-se uns aos outros, doando, recebendo oucompartilhando elétrons, na tentativa de ad-quirir uma configuração eletrônica igual à deum gás nobre: 8 elétrons na camada devalência ou, então, 2 elétrons se a camada devalência for a 1ª camada.

1.5.2 Ligação IônicaDenomina-se ligação iônica aquela que

ocorre pela atração elétrica entre íons positi-vos (cátions) e negativos (ânions).

20

Química AplicadaEsses íons são formados, de modo geral,

pelos metais e ametais ou não metais.

METAIS(3)

Elementos muito eletropositivos.Normalmente possuem de 1 a 3elétrons na última camada oucamada de valência. Têmfacilidade em perder esseselétrons e formar cátions.

Transferência de elétrons

Cátions + Ânions

SUBSTÂNCIA IÔNICA OU COMPOSTO IÔNICO

NÃO METAISElementos muito eletronegativos.Normalmente possuem de 5 a 7elétrons na última camada oucamada de valência. Têmfacilidade em ganhar esseselétrons e formar ânions.

A ligação iônica pode ser explicada, deforma mais objetiva, utilizando-se o exemplodos átomos de sódio e cloro.

O átomo de sódio (Na) tem Z = 11 e con-figuração eletrônica de

1s2 / 2s2 2p6 / 3s1 última camada = 1 elétronO átomo de cloro (Cl) tem Z = 17 e confi-

guração eletrônica de1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p5 última camada = 7 elétrons.Nenhum dos dois elementos possui 8 elé-

trons na última camada, sendo portanto instá-veis quimicamente. A Figura 19 exemplificaa ligação química entre sódio e cloro.

Figura 19 – Representação da ligação iônica Na+ e Cl–

O átomo de sódio possui um elétron na últimacamada ou camada de valência. Se perder esse elé-tron, sua camada de valência passa a ser a anterior,que já está completa (2s2 2p6). Ao perder 1 elétron,o sódio transforma-se em cátion Na+, que possui amesma configuração do gás nobre Neônio.

O átomo de cloro possui cinco elétrons naúltima camada ou camada de valência. Se ga-nhar mais 1 elétron, sua camada de valênciafica completa (3s2 3p6). Ao ganhar 1 elétron, ocloro transforma-se em ânion Cl–, que possuia mesma configuração do gás nobre Argônio.

Assim, quando os átomos de sódio e clo-ro entram em contato, ocorre a transferênciade 1 elétron do sódio para o cloro, formandocátions e ânions, respectivamente. A atraçãoentre cátinos (+) e ânions (–) irá formar umcomposto iônico.

A representação da Figura 19 pode sersimplificada para:

Tendo cargas elétricas opostas, os cátionse ânions atraem-se, mantendo-se unidos pelaLigação Iônica, que origina, desta forma, ocloreto de sódio – NaCl – sal de cozinha. Naprática, a reação química não envolve apenasdois átomos, mas sim um grande número de-les de modo que no final teremos um aglome-rado de íons, formando os chamados retículoscristalinos, conforme apresenta a Figura 20.

Figura 20 - Vistas Espaciais do Na+Cl–.(3) Química Integral, Marta Reis, Editora FTD, 1993,

Química Aplicada

21

Observações:1. O reticulado mostrado, na Figura 20,

não pode ser visto, pois é muito peque-no. Sua forma foi elaborada por meiode estudos com Difração de Raio X.Contudo, é possível observar-se, atra-vés de uma lupa, os cristais cúbicos docloreto de sódio. Esta forma cúbica doscristais é função da cristalização inter-na ser cúbica.

2. É importante lembrar que, na forma-ção do íon, o átomo irá ganhar ou per-der elétrons em sua última camada ele-trônica (camada mais externa) e não nosubnível mais energético. Os exemplos,a seguir, esclarecem este fato.

Para o átomo de Fe0 a distribuição eletrô-nica, usando Linus Pauling, fica:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

4s2 – última camada3d6 – subnível mais energético

ouK = 2; L = 8; M = 14 e N = 2 – última camada

Como discutido no início desse assunto,as ligações iônicas ocorrem entre elementoseletropositivos, que apresentam tendência emperder elétrons, tais como os metais, e elemen-tos eletronegativos com tendência em ganharelétrons, como os ametais. A Tabela Periódi-ca (em anexo), mostra que os metais ficam àesquerda e os ametais ou não-metais ficam àdireita. Das colunas A da Tabela Periódica, onúmero de elétrons da última camada coinci-de com o próprio número da coluna. Assim,pode-se elaborar uma tabela simplificada,como a da Figura 21, que facilita a compreen-são da ligação iônica.

Figura 21 – Ligação Iônica.(2)

Dos elementos da coluna 4A, carbono, si-lício, germânio, estanho e chumbo, que apre-sentam 4 elétrons em sua última camada, ape-nas chumbo e estanho têm tendência a formarligações iônicas.

1.5.3 Ligação CovalenteOs elementos não metálicos podem for-

mar ânions, porém não formam cátions. En-tão, como ligam-se entre si? Eles comparti-lham elétrons. Uma ligação covalente é o com-partilhamento de elétrons entre elementos nãometálicos, os ametais.

A ligação covalente comum baseia-se numcompartilhamento de um ou mais pares de elé-trons, entre dois átomos, para que ambos ad-quiram a estabilidade, sendo que o par de elé-trons compartilhado é formado por 1 elétrondesemparelhado de cada átomo envolvido(3).

É importante observar, que o compartilha-mento de elétrons é feito sempre aos pares,porque em um orbital cabem, no máximo, doiselétrons.

A ligação covalente ocorre, diferentemen-te da iônica, quando a diferença de eletrone-gatividade entre os dois átomos não é muitoacentuada. É feita quando, para ganhar a esta-bilidade, os átomos precisam “ganhar” elé-trons. Ela ocorre entre ametal e ametal, ametale hidrogênio ou hidrogênio e hidrogênio.

As ligações covalentes dão origem àsmoléculas, que são unidades distintas, forma-das por um número determinado de átomos queestabelecem ligações covalentes entre si.

Pode-se representar a formação de molé-culas através de fórmulas distintas: a eletrôni-ca, a estrutural e a molecular.

Fórmula Eletrônica ou de LewisTodos os elétrons da última camada são

representados ao redor de cada um dos áto-mos envolvidos na ligação, colocando lado alado os elétrons que serão compartilhados.

Exemplos:

H• oH ou H : H

H• Cl ou H• Cloo

o o oo o

oo

o o oo o

o

Fórmula EstruturalEsta fórmula evidencia a estrutura da li-

gação. O traço representa cada par de elétronsque está sendo compartilhado.(5) Química Integral, Marta Reis, Editora FTD, 1993,

22

Química Aplicada

—

H — C — H

—

C

C

O dipólo é representado pela letra gregami, µ que é um vetor chamado vetor momen-to de dipólo ou momento dipolar.

Um vetor possui:a) módulo ou intensidade: é o valor nu-

mérico real relacionado a uma deter-minada unidade;

b) direção: o que existe em comum a umasérie de retas paralelas;

c) sentido: uma das duas orientações pos-síveis a partir de uma determinada di-reção.

O vetor momento dipolar µ sempre apon-ta para o elemento mais eletronegativo, comopor exemplo:

µH Clllll

As ligações covalentes são típicas doscompostos orgânicos, pois estes contêm, ba-sicamente, elementos não metálicos como ocarbono, oxigênio, hidrogênio, nitrogênio, en-xofre e outros.

O carbono, nas diversas moléculas queforma, faz sempre 4 ligações covalentes co-muns e forma uma figura geométrica tetraé-drica.

Exemplos de compostos orgânicos de im-portância com ligações covalentes.

Gás etano

Gás eteno

Exemplos:

H — H; H — Cl ;

Fórmula MolecularA fórmula molecular mostra apenas o tipo

e a quantidade de átomos que forma uma mo-lécula. De forma geral, é montada conformeos seguintes passos:

1. escrevemos os símbolos dos átomos emordem crescente de eletronegatividade(o menos eletronegativo primeiro);

2. cada símbolo é seguido de um índice àsua direita, indicando o número de áto-mos de cada elemento na molécula;

3. o índice 1 não precisa ser escrito.Exemplos:H2; HCl; CH4; C6H12; H2SO4

Polaridade de uma ligação covalenteEm uma ligação covalente pode ou não

ocorrer a formação de um dipólo, dependendoda diferença de eletronegatividade dos átomosque fazem a ligação.

Ligação Covalente ApolarNessa ligação, os átomos possuem a mes-

ma eletronegatividade, e o compartilhamentode elétrons é de tal forma que a densidade ele-trônica de um átomo é exatamente igual à dooutro.

Este tipo de ligação é denominada decovalente ideal e ocorre entre ametais eametais.

Exemplo: H2; Cl2; N2.

Ligação Covalente PolarNessa ligação, pode ser observada a dife-

rença de eletronegatividade entre os átomosque compartilham o par de elétrons. O com-partilhamento é de tal forma que o elementomais eletronegativo tem a maior densidadeeletrônica e o menos eletronegativo a menor.

Exemplo: HCl; HBr; HF.No exemplo do ácido clorídrico – HCl, o

cloro é mais eletronegativo do que o hidrogê-nio e atrai para mais perto de si o par de elé-trons da ligação, adquirindo um caráter nega-tivo, representado por; δ1–. O hidrogênio ficamais afastado, adquirindo um caráter positi-vo, δ1+.

——— —

Eventualmente, o carbono poderá fazeruma ligação tripla com outro átomo, ou aindaduas ligações duplas com átomos distintoscomo por exemplo:

Gás etino H — C — C — HGás carbônico O — C — O

1.5.4 Ligação MetálicaSegundo a teoria da “nuvem” eletrônica;

o metal seria um aglomerado de átomos, neu-tros e cátions, mergulhados em uma “nuvem”de elétrons livres (em linguagem mais técni-ca: os elétrons estão deslocalizados). Os elé-

Química Aplicada

23

trons deslocalizados estariam funcionandocomo Ligação Metálica, mantendo os átomosaglomerados.

No estado sólido, os átomos dos metais (ealguns semimetais) agrupam-se de forma ge-ometricamente ordenada e originam células ouretículos cristalinos. Os retículos unitários maiscomuns dentre os metais são apresentados naFigura 22.

Figura 22 – Retículos Cristalinos.

Um conjunto muito grande de retículoscristalinos, formados de estruturas geomé-tricas organizadas – cristais, formam a es-trutura dos materiais metálicos. Ao micros-cópio, é possível observar-se algo semelhan-te à Figura 23, onde uma grande quantidadede cristais aparece disposta de forma desor-denada e delineada pelos chamados contor-no de grãos.

Figura 23 – Microscopia Eletrônica do Aço Carbono Zincado.

Observação PráticaAo limpar bem uma folha de zinco, que,

na realidade, é uma chapa de aço recoberta poruma fina camada de zinco, poderão ser vistos,mesmo a olho nú, os cristais de zinco que for-mam a superfície da chapa.

Teoria das Bandas EletrônicasUtilizando o sódio metálico como exemplo:Na tem Z = 11 e configuração eletrônica:

1s2 2s2 2p6 3s1, representada na Figura 24.

Figura 24 – Distribuição Eletrônica do Sódio.

Segundo os Postulados de Bohr, os elé-trons movem-se livremente apenas em níveispermitidos de energia; contudo, entre cadanível de energia há uma região proibida, quepode ser ultrapassada quando o elétron ganhaenergia (um quantum de energia).

No retículo cristalino, os átomos dos me-tais encontram-se muito próximos e, em fun-ção dessa proximidade, os níveis eletrônicosmais externos também se aproximam e for-mam uma banda de energia.

Considerando que nos metais, os elé-trons de valência têm baixa energia (ou bai-xo potencial de ionização), fica fácil paraestes ultrapassarem a banda de valência eatingirem a banda de condução. (Figura 25),o que explica a alta condutividade dosmetais.

24

Química Aplicada

Figura 25 – Bandas de Valência do Sódio.

Os não metais, pelo contrário, são, nor-malmente, maus condutores (isolantes) deeletricidade. O enxofre, por exemplo, quetem Z = 16 e configuração eletrônica de 1s2

2s2 2p6 3s2 3p4, tem orbital 3s2 lotado e o3p4 quase lotado. O próximo orbital livresó será o 4s2, muito distante para permitirque o elétron ultrapasse facilmente sendoassim, conseqüentemente, o enxofre nãoconduz eletricidade. A Figura 26 ilustra estefato.

Figura 26 – Bandas de Valência e Condução de Isolantes(enxofre - S).

Os semimetais, especialmente o silício eo germânio, têm uma distribuição eletrônicaintermediária entre os metais e não metais e,portanto, apresentam suas bandas de valênciae condução muito próximas, conforme mostraa Figura 27.

Em temperaturas baixas (< 0ºC), esses ele-mentos são isolantes e, à temperatura ambi-ente, esses elementos são pobres condutoresde energia, sendo, por isso, chamados semi-condutores (semicondutores intrínsecos). Oaumento da temperatura faz aumentar acondutibilidade dos semicondutores, ao con-trário dos metais.

Figura 27 – Bandas de Valência e Condução de umSemicondutor (silício Si).

Da ligação entre dois ou mais metais, ob-tém-se as chamadas ligas metálicas, podendotambém conter semimetais ou não metais

1.6 Funções InorgânicasOs compostos estudados pela Química

Inorgânica são divididos em funções comoos ácidos, as bases, os sais, os óxido, oshidretos e os carbetos. Aqui serão estuda-das apenas as funções ácidos, bases, sais eóxidos.

Antes, porém, de dar início ao estudo dasfunções inorgânicas, são necessários algunscomentários sobre a chamada teoria dadissociação iônica de Arrhenius. Arrheniusverificou, em seus estudos, que algumas solu-ções aquosas conduzem corrente elétrica eoutras não. Ele mostrou que, quando íons eramdissolvidos em água, formando um eletrólito,a solução conduzia corrente elétrica. Ao con-trário, se compostos não iônicos fossem dis-solvidos em água, não se observava a condu-ção de corrente.

Em sua experiência, para comprovar estefato, Arrhenius utilizou sal de cozinha e açú-car, observando o fenômeno apresentado naFigura 28.

Figura 28 – Eletrólitos e Não Eletrólitos.

A lâmpada se mantém apagada,provando que a solução de água eaçúcar não permite a passagem dacorrente elétrica (solução não-eletrolítica)

A lâmpada se acende, provando que asolução de água e sal permite apassagem da corrente elétrica(solução eletrolítica).

GeradorGerador

+

Solução de água e açúcar Solução de água e sal comum

–+–

Química Aplicada

25

Eletrólitos são substâncias iônicas, queconduzem corrente elétrica em solução e tam-bém em estado fundido.

O sal de cozinha e outras substâncias decaráter iônico, quando dissolvidos em água,se subdividem em partículas carregadas ele-tricamente, denominadas íons. No caso do salde cozinha (NaCl), tem-se o íon positivo Na+,denominado de cátion e, o íon negativo Cl-,denominado de ânion. Os cátions caminhampara o pólo negativo e, ao contrário, os ânionscaminham para o pólo positivo. Desse modo,a corrente elétrica também flui pela solução eacende a lâmpada que está representada naFigura 28.

Voltando à questão das funções inorgâni-cas; as substâncias, para pertencerem à mes-ma função, devem possuir o mesmo grupo fun-cional. Grupo funcional significa um átomo,um íon ou ainda um agrupamento de átomosou íons, responsáveis pela semelhança no com-portamento químico das substâncias.

Como a maioria dos compostos inorgâni-cos são iônicos ou podem formar íons, é im-portantíssimo que as tabelas de cátions, Tabe-la 5 e 6, e de ânions, Tabelas 7, 8 e 9, sejammaterial de consulta freqüente.

POSSUEM UMA ÚNICA VALÊNCIAmonovalentes bivalentes trivalentes tetravalentes(1+) (2+) (3+) (4+)H3O1+ hidrônio Be2+ berílio Al3+ alumínioNH4

1+ amônio Mg2+ magnésio Bi3+ bismutoLi1+ lítio Ca2+ cálcioNa1+ sódio Sr2+ estrôncioK1+ potássio Ba2+ bárioRb1+ ubídio Ra2+ rádioCs1+ césio Zn2+ zincoAg1+ prata Cd2+ cádmio

Tabela 5. Tabela de Cátions Univalentes

Tabela 6. Tabela de Cátions PolivantesPOSSUEM MAIS DE UMA VALÊNCIA

Cu1+ cuproso Cu2+ cúpricoHg2+ mercuroso Hg2+ mercúricoAu1+ áuros Au3+ áurico

Cr2+ cromoso Cr3+ crômicoFe2+ ferroso Fe3+ férricoCo2+ cobaltoso Co3+ cobálticoNi2+ niqueloso Ni3+ niquélicoSn2+ estanoso Sn4+ estânicoPb2+ plumbloso Pb4+ plúmbicoMn2+ manganoso Mn3+ manganês III Mn4+ manganosoPt2+ platinoso Pt4+ platínicoTi4+ titanoso Ti4+ titânico

Arsênico (As) pode formar: As3+ arsenioso e As5+ arsênicoAntimônio (Sb) pode formar: Sb3+ antimonioso e Sb5+ antimônico

Dos halogêniosF1– fluoretoCl1– cloretoClO1– hipocloritoClO1– cloritoClO1– cloratoClO1– percloratoBr1– brometoBrO1– hipobromitoBrO1– bromitoBrO1– bromatoBrO1– perbromatoI1– iodetoIO1– hipoioditoIO1– ioditoIO1– iodatoIO1– periodato

Do enxofreHS1– bissulfeto

HSO1– bissulfitoHSO1– bissulfato

Do nitrogênioN1– azotetoNO1– nitritoNO1– nitratoNH1– amideto

Do fósforoPO1– metafosfatoH2PO1– hipofosfitoH2PO1– dihidrogenofosfato

Do carbonoCN1– cianetoNC1– isocianetoOCN1– cianatoNCO1– isocianatoONC1– fulminato

ÂNIONS MONOVALENTES: 1–

2

3

4

SNC1– tiocianatoHCO1– bicarbonatoCHO1– formiatoC2H3O1– acetato

Dos metais de transiçãoCrO1– cromitoMnO1– permanganatoFeO1– ferritoAuCl1– cloroaurato

OutrosAlO1– aluminatoAsO1– metarsenitoSbO1– metantimonitoBiO1– bismutatoH1– hidretoOH1– hidróxidoBO1– metaboratoBF1– fluorborato

2

3

4

2

3

4

3

4

2

3

2

3

2

2

4

2

4

2

2

3

2

2

4

Tabela 7. Ânions Monovalentes

Do oxigênioO2– óxidoO2– peróxidoO2– superóxido

Do enxofreS2– sulfetoSO2– sulfitoSO2– sulfatoS2O2– tiossulfatoS2O2– hipossulfitoS2O2– pirossulfitoS2O2– hipossulfatoS2O2– pirossulfatoS2O2– peroxodissulfatoS4O2– tetrationatoSnO2– politionato(n = 2, 3, 4, 5, 6)

ÂNIONS BIVALENTES: 2–Do nitrogênioN2O2– hiponitrito

Do fósforoHPO2– fosfitoHPO2– monohidroge-

nofosfato

Do carbonoC2– carbetoCO2– carbonatoC2O2– oxalato

Dos metais de transiçãoCrO2– (orto)cromatoCr2O2– dicromatoMoO2– molibidatoWO2– tungstatoMnO2– manganitoMnO2– manganato

FeO2– ferratoPtCl2– hexacloroplatinatoZnO2– zincato

OutrosBeO2– berilatoB4O2– tetraboratoSiO2– metassilicatoSiF2– fluorsilicatoSnO2– estanitoSnO2– estanatoPbO2– plumbitoPbO2– plumbatoSe2– selenetoSeO2– selenitoSeO2– selenatoTe2– teluretoTeO2– teluritoTeO2– telurato

4

2

4

3

4

3

6

5

8

7

6

6

2

4

3

3

2

4

4

4

7

3

4

4

4

3

2

4

3

3

3

2

7

2

6

3

2

6

4

Tabela 8. Ânions Bivalentes

Do nitrogênioN3– nitreto

Do fósforoP3– fosfetoPO3– (orto)fosfato

ÂNIONS TRIVALENTES: 3–

4

Dos metais de transição[Fe(CN)6]3– ferricianeto

OutrosBO3– (orto)boratoAsO3– arsenitoAsO3– (orto)arsenatoSbO3– antimonitoSbO3– (orto)antimonato

3

3

4

3

4

Tabela 9. Ânions Trivalentes

Do fósforoP2O4– hipofosfatoP2O4– pirofosfato

ÂNIONS TETRAVALENTES: 4–

6

Do carbonoC4– carbeto (metaneto)

Dos metais de transição[Fe(CN)6]4– ferrocianeto

OutrosSiO4– (orto)silicatoAs2O4– piroarsenatoSb2O4– piroantimonato

7

4

7

7

Tabela 10. Ânions Tetravalentes

1.6.1 Conceito de ÁcidosSegundo Arrhenius, ácidos são substâncias

que, em soluções aquosas iônicas, produzem,como único cátion, o hidrônio – H3O+ (ver Ta-bela 5), formado pela reação de determinadoscompostos covalentes com a água.

Considere, por exemplo, a reação entre ocloreto de hidrogênio, HCl, e a água, H2O.

3

2

3

2

4

26

Química Aplicada

xHCl + H2O → H Cl ⇒ H Cl

Como o cloro é mais eletronegativo que ohidrogênio, a molécula de HCl é polar e o parde elétrons compartilhado fica, naturalmente,deslocado para perto do cloro. O hidrogêniodo HCl, por sua vez, fica com deficiência deelétrons. Quando esse composto entra em con-tato com a água, o hidrogênio acaba sendo“atraído” pelo oxigênio da água e deixa seuúnico elétron com o cloro.

O átomo de hidrogênio é formado por umelétron e um próton. Se o único elétron quepossui for perdido, resta o próton, e o hidro-gênio passa a ser representado por H+.

Como o próton precisa de um par de elé-trons para adquirir estabilidade e o oxigêniopossui pares de elétrons disponíveis, acaba seestabelecendo uma ligação coordenada entreo próton e o oxigênio da água, formando ocátion hidrônio ou H3O1+.

O cloro ficando com um elétron a mais,aquele do hidrogênio, forma o ânion cloreto,Cl–. É importante observar que o ácido clorí-drico é de fato ácido, quando em solução aquo-sa, pois produz íons, o cátion hidrônio, H3O1+

e o ânion cloreto, Cl–.A reação química pode ser representada

da seguinte forma:HCl + H2O H3O+(aq) + Cl– (aq),onde aq = aquoso

Nomenclatura dos ácidosA nomenclatura dos ácidos segue o seguin-

te esquema:A palavra ácido seguida do nome do ânion

(Tabelas 7, 8 e 9) com a terminação do âniontrocada, conforme indicado abaixo.

Os exemplos da Tabela 11, podem ilus-trar a questão da nomenclatura.

Tabela 11. Nomenclatura de ÁcidosÁcido Ânion (aq)

Nome do ÁcidoNox do elemento

Fórmula (Fórmula/nome) principal e suaMolecular influência no nome

HCl (aq) Cl–: cloreto Ácido Clorídrico HCl1-(aq): ídrico

HClO (aq) ClO1–: hipoclorito Ácido hipocloroso HCl1+O(aq): hipo...oso

HClO2(aq) ClO21 –: clorito Ácido cloroso HCl3+O2(aq): oso

HClO3(aq) ClO31 –: clorato Ácido clórico HCl5+O3(aq): ico

HClO4(aq) ClO41 –: perclorato Ácido perclórico HCl7+O4(aq): per...ico

Classificação dos ácidosOs ácidos podem ser classificados de acor-

do com alguns critérios de número de elemen-tos químicos que os compõem, número de hi-drogênio ionizáveis (que se tornam ânions oucátions), quanto a presença de oxigênio, etc.Alguns exemplos mais importantes dessasclassificações serão discutidos a seguir.

a) número de elementos químicosO ácido é classificado segundo o número

de elementos químicos que forma o ácido, porexemplo:

• ácido binário: HCl (ácido clorídrico);H2S (ácido sulfídrico ou gás sulfídrico);HBr (ácido bromídrico).

• ácido ternário: HCN (ácido cianídrico);H2SO4 (ácido sulfúrico); HNO3 (ácidonítrico); H3PO4 (ácido fosfórico).

• ácido quaternário: HSCN (ácidoisocianídrico)

b) presença de oxigênio• hidrácidos: não possuem oxigênio na

molécula, como por exemplo: gássulfídrico – H2S(aq) e ácido cianídrico –HCN(aq). Em um hidrácido, todos oshidrogênios são ionizáveis.

• oxiácido: possui o oxigênio na molé-cula, como por exemplo o ácidofosfórico – H3PO4(aq), o ácido fosforoso– H3PO3(aq).

A nomenclatura dos oxiácidos é funçãodo número de oxidação (NOX) do elementocentral. Exemplo:

HN5+O3 = ácido nítrico – ico para o maiornúmero de oxidação

HN3+O2 = ácido nitroso – oso para o me-nor número de oxidação

c) grau de hidratação• ácido orto: possui grau de hidratação

normal. São aqueles ácidos oxigenadoscujos nomes terminam em ico. O prefi-xo orto é optativo, pode ou não ser in-cluído ao nome. Exemplo: H3PO4(aq) –ácido fosfórico ou ácido ortofosfórico.

• ácido meta: é o ácido oxigenado quepossui o menor grau de hidratação pos-sível. O prefixo meta é obrigatório. Sãoobtidos pela desidratação (retirada deuma molécula de água) do ácido ortocorrespondente.

x

Química Aplicada

27

Exemplo:

– ácido piro: é aquele cujo grau de hidra-tação é intermediário entre o orto e ometa. O prefixo piro é obrigatório. Es-ses ácidos são obtidos pela condensa-ção de duas moléculas do ácido ortocom a perda simultânea de uma molé-cula de água. Exemplo: ácido pirofos-fórico – H4P2O7 (aq)

d) temperatura de ebulição: pontos deebulição medidos à pressão normal (1atm)

– ácido volátil: baixa temperatura de ebu-lição (P.E.). Exemplos: HCl(aq) com P.E.85ºC; H2S(aq) com P.E. 59,6ºC; HCN(aq)com P.E. 26ºC.

– ácido fixo: alta temperatura de ebuli-ção (P.E.). Exemplos: H2SO4(aq) comP.E. 340ºC; H3PO4(aq) com P.E. 213ºC.

e) grau de ionização: um dos critériosmais importantes de classificação dosácidos é segundo seu grau de ionização.

Grau de Ionização (α): é a relação entreo número de moléculas ionizadas e o númerode moléculas dissolvidas.

α =

nº de moléculas ionizadasnº de moléculas dissolvidas

O grau de ionização também pode ser ex-presso em % (0 < α < 100%) e mede, portan-to, a maior ou menor tendência à ionização.

O grau de ionização depende da tempera-tura.

Os ácidos são chamados fortes se o seugrau de ionização for maior do que 50%.

Exemplos:HI – ácido iodídrico - α (18ºC) = 95%HBr – ácido bromídrico - α (18ºC) = 93,5%HCl – ácido clorídrico - α (18ºC) = 92,5%HNO3 - ácido nítrico - α (18ºC) = 92%H2SO4 – ácido sulfúrico - α (18ºC) = 61%

Os ácidos são chamados semifortes oumédios se o seu grau de ionização estiver com-preendido entre 5% e 50%.

Exemplos:H2SO3 – ácido sulfuroso - α (18ºC) = 30%H3PO4 – ácido fosfórico - α (18ºC) = 27%HF – ácido fluorídrico - α (18ºC) = 8,5%

Os ácidos são chamados fracos se o seugrau de ionização for inferior a 5%. Exemplos:

H2S – gás sulfídrico - α (18ºC) = 0,076%H3BO3 – ácido bromico - α (18ºC) = 0,075%HCN – ácido cianídrico - α (18ºC) = 0,008%

Principais Ácidos presentes em Refina-rias de Petróleo

Ácidos fortes:H2SO4 – ácido sulfúrico (oxiácido, terná-

rio e fixo).nas reações de esterificação, hidratação e

alcoilação catalítica;no tratamento de efluentes industriais; tem

massa molar = 98 (H = 1; S = 32; O = 16; total =98); na concentração de 93,2%, como é encontra-do comercialmente, não é muito corrosivo. Suaprincipal utilização é na correção de pH deefluentes alcalinos. Na coagulação de efluentesfortemente alcalinos, o sulfato de alumínio (sal),geralmente, é usado para diminuir a concentraçãodo coagulante. Em efluentes contendo bicarbona-tos (sal), reage formando o sulfato de cálcio (sal).

HCl – ácido clorídrico (hidrácido, binárioe volátil); massa molar = 36,5 (H = 1; Cl =35,5; total = 36,5); é usado em substituição aoácido sulfúrico, com a desvantagem de apre-sentar-se mais caro.

Ácidos semifortes:HF – ácido fluorídrico (hidrácido, binário

e volátil); massa molar = 20 (H=1; F = 19; total= 20); é utilizado principalmente em reaçõesde alcoilação catalítica como catalisador.

H3PO4 – ácido fosfórico (oxiácido, terná-rio e fixo); massa molar = 97,9 (H = 1; O = 16;P = 30,9; total = 97,9); é utilizado na reação depolimerização do diisobuteno à tetrapropeno

28

Química Aplicada

1.6.2 Conceito de BasesBases são compostos de caráter predomi-

nantemente iônico ou molecular, capazes dese dissociarem, em água, liberando íons, dosquais o único ânion é o hidróxido (OH1-).

Exemplo:

NaOH + H2O Na1+(aq) + OH1–

(aq) Hidróxido de sódio íon

hidróxido

Nomenclatura das BasesPara dar nomes às bases, deve-se obser-

var os seguintes procedimentos:a) quando o cátion possui uma única

valênciahidróxido + de + nome do cátion

Exemplos:AgOH – hidróxido de prata

NaOH – hidróxido de sódio

b) quando o cátion possui mais de umavalênciahidróxido + nome do cátion

Exemplos:Fe(OH)2 – hidróxido ferroso ou hidróxido

de ferro IIFe(OH)3 – hidróxido férrico ou hidróxido

de ferro III

Observação:– a menor valência de um cátion é

indicada pelo sufixo oso;– a maior valência de um cátion é

indicada pelo sufixo ico.

Classificação das BasesAs bases são classificadas segundo três

critérios principais:a) número de hidróxidos

monobase: possui apenas um grupoOH1- na fórmula:NaOH – hidróxido de sódioDibase: possui dois grupos OH1- na fór-mula:Ca(OH)2 – hidróxido de cálcioTribase: possui três grupos OH1- na fór-mula:Al(OH)3 – hidróxido de alumínioTetrabase: possui quatro grupos OH1-

na fórmula:Sn(OH)4 – hidróxido de estanho

b) solubilidade em águaMuito solúveis: são os hidróxidos de-rivados dos metais alcalinos (família 1A da Tabela Periódica – Li, Na, K, Cs,Rb e o hidróxido de amônio – NH4OH).

Parcialmente solúveis: são as bases deri-vadas dos metais alcalinos terrosos (família 2Ada Tabela Periódica: Mg, Ca, Sr, Ba).

Praticamente insolúveis: todos os outroshidróxidos.

c) grau de ionizaçãoO grau de ionização de uma base mede a

sua força. O conceito é análogo ao grau dedissociação dos ácidos.

Bases fortes: bases iônicas e o grau dedissociação chega a praticamente 100%. Nes-se grupo, estão incluídas as bases dos metaisalcalinos e dos alcalinos terrosos.

Bases fracas: são as bases predominante-mente moleculares, cujo grau de dissociação,em geral, é inferior a 5%. Nesse, incluem-se ohidróxido de alumínio, hidróxido de amônio ehidróxidos dos demais metais.

Principais Bases presentes em Refina-rias de Petróleo

Bases fortes:NaOH – hidróxido de sódioNo tratamento MEROX para GLP,

NAFTA, querosene e diesel e, também na pré-lavagem cáustica para a remoção do gássulfídrico (H2S), conforme as reações a seguir:

2 NaOH + H2S Na2S + 2 H2ORSH + NaOH RSNa + H2ONaOH + R — COOH R — COONa + H2O

No tratamento BENDER – oxidaçãocatalítica de mercaptanas a dissulfetos, em meioalcalino, na presença de catalisador de sulfetode chumbo (PbS), conforme reações seguintes:

2 RSH + 1/2O2 PbS RSSR + H2O

2 RSH + S + NaOH PbS RSSR + Na2S + H2O

No processo de tratamento de água – acertodo pH de floculação. Para correção de pH deefluentes ácidos são utilizadas, de forma geral,duas importantes bases, o hidróxido de sódio ou ohidróxido de cálcio, ambas bases fortes. As reações

Química Aplicada

29

que ocorrem nesse processo são de neutraliza-ção e serão estudadas nos próximos capítulos.

O que é importante saber sobres essas duasbases:

1. NaOH – hidróxido de sódio – nome co-mercial: soda cáustica; massa molar = 40(Na = 23; O =16; H = 1; total =40); éfornecida em solução concentrada, po-dendo ser diluída para aplicação; temreação rápida e uniforme, formandoprodutos solúveis. A desvantagem emsua aplicação é o alto custo.

2. Ca(OH)2 – hidróxido de cálcio – nomecomercial: cal extinta ou cal hidratada;apresenta-se na forma de pó; massa mo-lar = 74 (Ca = 40; O = 16; H = 1; total= 74). Devido ao baixo custo, é oalcalinizante mais utilizado no trata-mento de águas de abastecimento e deefluentes industriais. Suas principaisutilizações, no tratamento de efluentesindustriais, são a elevação do pH, pre-cipitação de metais pesados e remoçãode fósforo. As soluções são preparadasem concentrações entre 2% a 10%. Po-dendo ser também utilizada a seco, atra-vés de dosadores volumétricos egravimétricos.

1.6.3 Conceito de SaisSais são compostos de caráter predomi-

nantemente iônico ou predominantementemolecular, capazes de se dissociar na água li-berando íons, mesmo que extremamente pou-cos, dos quais pelo menos um cátion é dife-rente do hidrônio (H3O1+) e pelo menos umânion é diferente do hidróxido (OH–).

Exemplos:CaSO4 – sulfato de cálcioCaSO4 + H2O Ca2+ + SO4

2-

NaCl – Cloreto de sódioNaCl + H2O Na1+ + Cl1–

Ca(HCO3)2 – bicarbonato de cálcioCa(HCO3)2 + 2H2O Ca2+ + 2H3O1+ + 2CO3

2 –

Nomenclatura dos SaisOs sais são divididos em seis grupos, con-

forme apresentado a seguir.a) Sal NeutroÉ todo o sal que não possui, na sua fór-

mula, o hidrogênio (não forma o H3O1+) e tam-

bém não possui o ânion hidróxido, OH1–. Onome do sal é formulado segundo:

Nome do ânion + de + nome do cátion

A preposição de pode ser dispensada noscasos em que o cátion possui mais de umavalência.

Exemplos:Ca3(PO4)2 = fosfato de cálcioFe(NO2)2 = nitrito de ferro II ou nitrito ferroso

b) Sal ÁcidoÉ o sal que possui em sua fórmula o hi-

drogênio ionizável, produzindo o cátion H3O1+,não possui porém o ânion OH1-. O nome dessetipo de sal pode ser formulado conforme umdos esquemas seguintes:

Nome do ânion + prefixo mono, di ou tri + ácido +de + nome do cátion

ouprefixo mono, di ou tri + hidrogênio + nome do ânion

+ de + nome do cátion

Os prefixos, em ambos os casos, são paraindicar o número de hidrogênios ionizáveis.

Exemplos:NH4HSO4 – sulfato monoácido de amônio

ou monoidrogenossulfato de amônio. Nessecaso em específico, há ainda a possibilidadedo nome usual, bissulfato de amônio.

NaHCO3 – sulfato monoácido de sódio,monocarbonato de sódio ou, mais comumenteempregado, bicarbonato de sódio.

Ca(HSO4)2 – sulfato diácido de cálcio oudissulfito de cálcio;

c) Sal BásicoÉ todo o sal que possui o ânion OH1– em

sua fórmula e não possui o cátion H3O1+. Onome do sal básico segue um dos procedimen-tos descritos:Nome do ânion + prefixo mono, di ou tri + básico +

de + nome do cátionou

Prefixo mono, di ou tri + hidróxi + nome do ânion +de + nome do cátion

Exemplo:Mg(OH)Cl – cloreto monobásico de

magnésio (cloreto básico de magnésio) oumonohidroxicloreto de magnésio ou aindahidroxicloreto de magnésio.

30

Química Aplicadad) Sal Duplo ou MistoÉ o sal que possui dois cátions ou dois

ânions diferentes, excluindo o ânion OH1– e ocátion H3O1+.

O nome do sal duplo quanto ao ânion se-gue o procedimento abaixo.

Nome do ânion + nome do ânion + nome do cátionmais eletronegativo menos eletronegativo.

Exemplo:Mg(NO3)Cl – nitrato-cloreto de magnésio

O nome do sal duplo quanto ao cátion se-gue o procedimento abaixo.

Nome do ânion + duplo + de + nome do cátion + nome do cátion mais eletropositivo menos eletropositivo

Exemplo:NaKSO4 – sulfato duplo de sódio e potás-

sio ou sulfato de sódio e potássio

e) Sal HidratadoÉ o sal que possui moléculas de água agre-

gadas ao seu arranjo cristalino. As moléculasde água encontram-se em proporções determi-nadas em relação à fórmula do sal. A essa pro-porção dá-se o nome de grau de hidratação,que é indicado na fórmula por um ponto.

A nomenclatura desses sais segue a regrageral:

Nome do sal + prefixo do grau de hidratação + hidratado

Exemplos:CaCl2 . 2 H2O – cloreto de cálcio diidratado;CuSO4 . 5 H2O – sulfato cúprico pentaidratado;Na2B4O7 . 10 H2O – tetraborato de sódio decaidratado.

Principais Sais presentes em Refinarias dePetróleo

Sais NeutrosAlCl3 – cloreto de alumínio:Com massa molar = 133,5 (Al = 27; Cl =

35,5; total = 133,5); na forma de pó branco eutilizado como catalisador no processo dealquilação catalítica.

PbS – sulfeto de chumbo:Com massa molar = 239 (Pb = 207; S = 32;

total = 239); na forma de pó branco, utilizadono Tratamento Bender.

NaS – sulfeto de sódio:Com massa molar = 55 (Na = 23; S = 32;

total = 55); na forma de pó branco e produtode reação na remoção de sulfetos através daLavagem cáustica.

CaCO3 – carbonato de cálcio e MgCO3 –carbonato de magnésio:

Com massa molares = 100 (Ca = 40;C = 12; O = 16; total = 100) e = 84,3 (Mg =24,3; C = 12; O = 16; total = 84,3); respec-tivamente, e, na forma de pó branco, prati-camente insolúveis em água, formam-se emtubulações e/ou equipamento de troca tér-mica como resultado da evaporação daágua. Depositam-se nessas tubulações e/ouequipamentos formando as chamadasincrustrações que impedem a troca térmicae, muitas vezes, podem levar a processosde entupimento.

Al2(SO4)3 – sulfato de alumínio:Com massa molar = 342 (Al = 27; S = 32;

O = 16; total = 342), um pó branco utilizadocomo floculante/coagulante químico no trata-mento de efluentes e água industrial.

Outros sais como o sulfato férrico –Fe2(SO4)3, sulfato ferroso – FeSO4, cloretoférrico – FeCl3 e cloreto ferroso – FeCl2, sãotambém utilizados como floculantes/coagulan-tes em processos de tratamento de água eefluentes industriais.

1.6.4 Conceito de Óxidos e Peróxidos1.6.4.1 Óxidos

São formados por apenas dois elementosonde um deles é o oxigênio.

A nomenclatura oficial para óxidos baseia-se no uso dos prefixos mono, di, tri, tetra, etc.,para indicar tanto o número de átomos de oxi-gênio como o número do outro elemento, pre-sente na fórmula do óxido.

Exemplos:Cl2O7 = heptóxido de dicloro;Al2O3 = trióxido de dialumínio ou óxido

de alumínioFe2O3 = trióxido de diferro ou óxido de

ferro III ou óxido férricoCaO = monóxido de cálcio

Os óxidos podem ser classificadoscomo iônicos, covalentes, anfóteros, neu-tros e mistos.

Química Aplicada

31

Os óxidos iônicos ou básicos são, em ge-ral, formados por metais alcalinos, alcalinosterrosos e metais de alta eletropositividade.

Exemplos:Na2O – monóxido de sódio;MgO – monóxido de magnésioK2O – monóxido de potássio;CaO – monóxido de cálcio (cal virgem)CrO – monóxido de cromo;

Dentre os óxidos iônicos de importânciapara uma Refinaria de Petróleo, o mais conhe-cido é, sem dúvida, o CaO – monóxido de cál-cio – utilizado como floculante/coagulante emprocessos de tratamento de água e efluentesindustriais.

Os óxidos covalentes ou ácidos são aque-les formados por elementos que possuem altaeletronegatividade como os ametais, ou ain-da, por metais de baixa eletropositividade.

Exemplos:CO2 – dióxido de carbono;SO3 – trióxido de enxofre;CO – monóxido de carbono;SO2 – dióxido de enxofre;ClO2 – dióxido de cloro.

Dentre os óxidos covalentes de importân-cia para uma Refinaria de Petróleo, podem sermencionados os seguintes:

ClO2 – dióxido de cloro – utilizado comooxidante de matéria orgânica em processos detratamento de água e efluentes industriais;

SO2 – dióxido de enxofre – utilizado comosubstância redutora de compostos presentes emáguas e efluentes industriais.

Os óxidos anfóteros são óxidos de caráterintermediário entre o iônico e o covalente. Sãoformados por elementos de eletronegativida-de média, que podem ser metais ou semime-tais. O que irá determinar o comportamentocomo iônico (básico) ou covalente (ácido) seráa substância com a qual forem reagir.

Exemplos:Al2O3 – trióxido de dialumínio (alumina);ZnO – monóxido de zinco;PbO – monóxido de chumbo;SiO2 – monóxido de silício (sílica)

Dentre os óxidos anfóteros de importân-cia para uma Refinaria de Petróleo podem sercitados o trióxido de dialumínio (alumina) e o

monóxido de silício (sílica), ambos utili-zados como catalisadores em reações dosprocessos de refino, principalmente as decraqueamento.

A sílica ativada pode também ser utiliza-da como auxiliar em processo de floculação/coagulação em tratamentos de água e efluentesindustriais.

1.6.4.2 PeróxidosOs peróxidos são compostos binários que

apresentam dois oxigênios em sua estruturacada um deles com número de oxidação(NOX) igual a 1–.

Os peróxidos reagem com água ou ácidoproduzindo água oxigenada ou peróxido dehidrogênio – H2O2.

A nomenclatura é feita com a palavraperóxido seguida do nome do elemento que ocompõe.

Por exemplo:Na2O2 – peróxido de sódio;H2O2 – peróxido de hidrogênio;K2O2 – peróxido de potássio.

Dentre os peróxidos, o que representamaior importância para uma refinaria é operóxido de hidrogênio.

Pode ser utilizado como oxidante em pro-cessos de tratamento de água e efluentes in-dustriais.

1.7 Reações QuímicasTodo o fenômeno químico é uma reação

química.A reação química é representada pela

equação química. Assim, por exemplo, o fe-nômeno da combustão pode ser representadopor uma equação química como segue:

2 H2(g) + 1 O2(g) 2 H2O(l)

coeficientes de reação

Uma reação química pode então ser repre-sentada por:

1. no primeiro membro (à esquerda), in-dicamos a fórmula das substâncias quevão interagir e sofrer a transformação.Cada espécie de substância é separadada outra pelo sinal de soma (+). A esseconjunto dá-se o nome de reagentes;

2. no segundo membro (à direita) são in-

32

Química Aplicada

2 H2 (g) + 1 O2(g) 2 H2O (l)2 : 1 : 2 coeficientes da reação

Esses números são os coeficientes da rea-ção e indicam o número de fórmulas (propor-ção) de cada substância participante.

1.7.1 Classificação das Reações QuímicasAs reações químicas podem ser classifi-

cadas segundo diversos critérios:a) reações com liberação ou absorção de

calor;b) reações de adição ou síntese;c) reações de decomposição ou análise;d) reações de deslocamento ou simples

troca;e) reações de dupla troca ou permutação;f) reações de hidrólise;g) reações de oxi-redução.

a) Reações Químicas com Liberação ouAbsorção de Calor

Reações exotérmicas – reações que libe-ram calor, por exemplo, a combustão (quei-ma) do carvão.

C + O2 CO2 + calorReações endotérmicas – reações que absor-

vem (consomem) calor, por exemplo, a reaçãode síntese do monóxido de nitrogênio.

N2 + O2 + calor 2NO

b) Reações Químicas de Adição ou Sín-tese

São reações em que duas ou mais substânci-as reagem produzindo uma única substância maiscomplexa. A combustão (queima) do carvão edo enxofre são exemplos típicos de síntese.

C + O2 CO2 + calorS + O2 SO2 + calor

Outro exemplo de reação de síntese é aformação de cal hidratada.

CaO + H2O Ca(OH)2

c) Reações Químicas de Análise ou De-composição

São aquelas em que uma substância divi-de-se em duas ou mais substâncias de estrutu-ras mais simples. Por exemplo:

2KClO3 ∆

2KClllll + 3O2 MnO2

dicados os produtos, substâncias que re-sultaram da reação (transformação quí-mica) entre os reagentes. Separam-seos produtos, se houver mais de um, pelosinal de soma (+) à semelhança dosreagentes;

3. os produtos e reagentes são separadospor uma seta que aponta na direção daformação dos produtos. Por convenção,da esquerda para a direita;

4. sobre a seta podem ser colocados al-guns símbolos indicando em que con-dições a reação química ocorreu, porexemplo:

Condições de Reaçãoλ – luz (energia luminosa)

– energia elétrica∆ – calorcat – catalisador = substância que aumen-ta ou diminui a velocidade de uma reaçãoquímicaaq. – meio aquoso

2 H2(g) + 1 O2(g) 2 H2O(l)

reagentes produtos

coeficientes de reação

Por exemplo, se uma reação química ne-cessita de calor para ocorrer, ela pode ser re-presentada como segue:

REAGENTES ∆ PRODUTOS

Importante mencionar que, em uma rea-ção química, os átomos não se transformamem outros átomos. Também, não ocorre a per-da de átomos. A transformação ocorre apenasem nível de substância. Os átomos das subs-tâncias apenas se agrupam de forma diferentepara formarem novas substâncias. Os átomosde cada elemento que aparecem no reagentesão os mesmos que aparecem nos produtos,somente a combinação foi modificada.

Coeficiente de uma reação químicaOs coeficientes são os menores números

inteiros que tornam verdadeira a igualdade deátomos nos dois membros da equação quími-ca, isto é, que tornam a reação corretamentebalanceada.

A equação de formação da água, por exem-plo, torna-se balanceada pelos seguintes números:

Química Aplicada

33

Certas reações de análise ou decomposi-ção recebem nomes especiais, por exemplo:

Pirólise: decomposição pelo calor, na in-dústria é também chamada de calcinação;

Fotólise: decomposição pela luz;Eletrólise: decomposição por meio de cor-

rente elétrica.

d) Reações Químicas de Deslocamentoou Simples Troca

São reações também chamadas de substi-tuição e ocorrem quando uma substância sim-ples reage com uma substância composta e“desloca”, desta última, uma nova substânciasimples. Por exemplo:

Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu↓

Esta reação pode ser facilmente compro-vada: mergulhe um prego (ferro) em uma so-lução de CuSO4 (pode ser comprada em lojade ferragens) e, após alguns minutos, retire oprego da solução. Ele irá apresentar depósitosavermelhados – são depósitos de cobre.

Outra reação de deslocamento que podeser facilmente comprovada é a reação do ferrocom ácido clorídrico.

Mergulhe um prego em solução de áci-do clorídrico (HCl) diluído em água; apósalguns segundos, poderá ser observado odesprendimento de bolhas de hidrogênio,segundo a reação:

Fe + 2HCl FeCl2 + H2↑

e) Reações Químicas de Dupla Troca ouDupla Substituição

Essas reações ocorrem quando dois com-postos reagem, permutando entre si dois ele-mentos ou radicais e originam dois novos com-postos. Por exemplo:

NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3

Reação de Precipitação:A reação entre cloreto de sódio e nitrato

de prata pode ser denominada de reação deprecipitação. Soluções de cloreto de sódio enitrato de prata produzem eletrólitos fortes(bons condutores de corrente elétrica). Quan-do há a reação entre dois eletrólitos fortes,ocorre uma reação de dupla troca, produzin-do um precipitado. No caso da reação acima,o cloreto de prata é um sólido insolúvel queprecipita no fundo do recipiente de reação.

As reações de precipitação têm duas apli-cações principais. Uma é de produzir compos-tos. A estratégia é escolher soluções de parti-da (reagentes) que possam dar, como produto,o composto desejado, na forma de precipita-do, isto é, insolúvel. Este precipitado pode,então, ser recuperado através de técnicas físi-cas de separação, por exemplo, a filtração.

Uma segunda aplicação é a análise quí-mica, isto é, a determinação de substânciaspresentes em uma amostra – análise gravimé-trica.

Reação de Neutralização:Nesse tipo de reação está incluída a rea-

ção de neutralização, isto é, a reação entre umabase e um ácido.

HCl + NaOH NaCl + H2O

O exemplo simples demostra a troca en-tre os reagentes, formando como produto sal eágua. Em qualquer reação de neutralização, ocátion do sal vem da base e o ânion vem doácido.

f)Reações de HidróliseAs reações de hidrólise ocorrem como um

processo inverso ao da neutralização. O rea-gente, ao reagir com água, produz uma base eum ácido, isto é, as substâncias que lhe deramorigem. Por exemplo:

NH4Cl + H2O NH4OH + HCl

Aqui aparece o conceito de reação rever-sível, isto é, o sentido da reação tanto pode serda direita para a esquerda como da esquerdapara a direita.

Reações irreversíveis, como as já discuti-das, só ocorrem em um único sentido. Con-vencionalmente, as equações são representa-das como reagentes = produtos, isto é, da es-querda para a direita.

Reações de hidrólise são importantes nosprocessos de refino, principalmente, quandoo óleo passa pela dessalinização. Nas dessal-gadoras, freqüentemente, ocorrem processosde hidrólise para a limpeza do cru.

g) Reações de Oxi-ReduçãoAs reações de oxi-redução pertencem a

uma classe especial de reações químicas, pois,são muito versáteis. Muitas reações comuns,como a combustão, a corrosão, a fotossíntese,

34

Química AplicadaEmbora a discussão do fenômeno da oxi-

redução tenha sido efetuada separadamente, émuito importante compreender que estas reações,oxidação e redução, ocorrem simultaneamente.Sempre que um elemento perde elétrons, outro,na mesma reação, deverá receber esses elétrons.

O elemento que se oxida (perde elétrons)é chamado de agente redutor, e, o elementoque se reduz (ganha elétrons) é dito agenteoxidante.

São reações de oxi-redução algumas rea-ções de síntese e análise e todas as reações dedeslocamento. Nenhuma reação de dupla tro-ca faz reação de oxi-redução.

1.7.2 Fatores que influem nas ReaçõesQuímicas

Vários são os fatores que influenciam, di-reta ou indiretamente, nas reações químicas.Estes fatores podem aumentar ou diminuir avelocidade das reações.

Dentre os fatores que afetam a velocidadedas reações químicas, expressa em quantida-de de produto formado em relação ao tempode reação, os mais importantes são tempera-tura, concentração e natureza dos reagentes epresença de catalisadores.

Catalisador: substância que, sem sofrertransformações químicas ou físicas, acelera otempo necessário para que a reação atinja oequilíbrio.

Os catalisadores podem ser positivo ou ne-gativos. Os positivos aceleram a velocidade dasreações, enquanto os negativos retardam-na.

1.8 Cálculos EstequiométricosOs cálculos estequiométricos são aqueles

que relacionam as quantidades de reagentes eprodutos nas reações químicas.

São úteis para prever rendimento de pro-cessos industriais, calcular a pureza de deter-minados insumos ou substâncias químicas.Nos cálculos estequiométricos, são aplicadasas leis ponderais e volumétricas, principalmen-te a lei das proporções constantes (Lei deProust). Aplicam-se, também, outros conhe-cimentos da química geral como:

– cálculo do n.º de mol: n = m/M; ondem = massa e M = mol;

– cálculo de volumes gasosos: PV = nRT(equação de Clapeyron) ou ainda PV/T = P´V´/T´ (equação dos gases per-feitos).

o metabolismo do alimento e a extração demetais dos minérios, parecem completamen-te diferentes, mas, para o olho do químico, elassão, na verdade, diferentes aspectos de umúnico tipo de evento.

São reações em que há variação do nú-mero de oxidação dos elementos envolvidos.Os exemplos abaixo podem definir com exa-tidão o conceito.

Reação de oxidação: perda de elétrons –aumento do número de oxidação (NOX) de umelemento quando reage com outro.

Fe0 Fe3+

Reação de oxidação do ferro, também cha-mada corrosão. O ferro perdeu três de seus elé-trons, desequilibrando a reação entre as car-gas positivas (prótons do núcleo) e negativas(elétrons da eletrosfera).

A reação completa de oxidação do ferropode ser representada da seguinte forma:

4Fe0 + 3O20 2Fe2

3 + O32 –

óxido de ferro III ferrugem

Na corrosão do ferro, e suas ligas, como oaço por exemplo, ocorre uma oxidação do fer-ro que perde 3 elétrons e uma redução do oxi-gênio, que ganha dois elétrons.

Para que ocorra o balanço eletrônico, istoé, o produto formado sendo eletricamente neu-tro, são necessários 2 ferros para cada 3 oxi-gênios.

Reação de redução: ganho de elétrons –diminuição do número de oxidação (NOX) deum elemento.

O20 2O2–

O oxigênio ganhou dois elétrons, ficandocom oito na camada mais externa. O fato deganhar 2 elétrons faz com que se torne um íonnegativo (ânion).

Utilizando-se o ferro como exemplo,pode-se representar como redução a reaçãode extração de um metal de seu óxido,comumente pela reação com hidrogênio, car-bono ou monóxido de carbono. Um exemplodesta reação é a redução do óxido de ferropelo monóxido de carbono na produção doaço.

Química Aplicada

35

A resolução de cálculos estequiométricosexige conhecer a equação química, ajustar oscoeficientes e aplicar o cálculo das proporções,como regra de três, lembrando que a propor-ção entre os coeficientes é uma proporção en-tre as moléculas. Se forem substâncias gaso-sas, aplica-se a lei volumétrica de Gay-Lussac,que relata a influência da temperatura sobre ovolume de uma massa mantida sobre pressãoconstante.

Com estes cálculos proporcionais é pos-sível determinar-se as quantidades de produ-tos obtidos a partir dos reagentes dados ouentão as quantidades dos reagentes necessá-rios para obter-se certas quantidades de pro-dutos.

Os problemas vinculados aos cálculosestequiométricos são, basicamente, os retrata-dos pela reação de síntese da água, apresenta-da na Tabela 11.

Tabela 11. Modelos de CálculosEstequiométricos

2H2(g) + 02(g) 2H2O(g)

Proporção 2 moléculas 1 molécula 1 moléculamolecular

2 x 6,02 x 1023 6,02 x 1023 2 x 6,02x1023

moléculas moléculas moléculas

Proporção 2 mols 1 mol 2 molsmolar

Proporção 2 x 2 g 1 x 32 g 2 x 18 gponderal

Proporção2 x 22,4 L 22,4 L 2 x 22,4 Lvolumétrica

(CNTP)

1 mol de H2S = 34 g que é = 22,4 L nas CNTP2 x (34) Kg 2 x (22,4) m3

4,6 Kg Xentão X = 4,6 x (44,8)/68 = 3,03 m3 nas CNTP

cálculo do volumePV/T = P1V1/T1 = (760 x 3,03)/273 =

(690 x V)/ (273 + 27)

O volume V, nas condições do problema,será de 3,67 m3

2. Relação massa x volumeQual o gás e o volume, obtidos na com-

bustão parcial de 1 Kg de coque, feita em umreator a 400ºC e 20 atm?

Resposta:2 C + O2 2 CO = monóxido de carbono1 mol = 12 Kg = 22,4 m3 (CNTP) 24 Kg = 44,8 m3

1 Kg = Xde onde X = 1,86 m3 nas CNTPcálculo do volumePV/T = P1V1/T1 = (1 x 1,86)/273 = (20 x V)/

(273 + 400)

Logo o volume (V) de CO- nas condiçõesdo problema, será de 0,23 m3.

2. Relação massa x massaAo reagirem 10 Kg de sulfato de alumí-

nio (floculante para tratamento de água eefluentes industriais) com cal hidratada paracorreção de pH, pergunta-se:

a) Qual a massa de hidróxido de alumí-nio obtida, se a reação for com 100%de rendimento?

b) Qual a massa de cal hidratada necessá-ria, para que não sobre reagente (100%de rendimento)?

c) Se o rendimento for de 80%, qual será,nesse caso, a massa de hidróxido dealumínio, obtida com os mesmos 10 Kgde sulfato de alumínio?

Resposta:Al2(SO4)3 + 3 Ca(OH)2 2 Al(OH)3 + 3 CaSO41 mol 342 Kg 74 Kg 78 Kg

X3 X2 222 Kg 156 Kg

a) 342 Kg de Al2(SO4)3 156 Kg de Al(OH)3 10 Kg X Kg X = 4,56 Kg de Alllll(OH)3

Qualquer que seja a solicitação do proces-so, basta montar uma regra de três. Desta for-ma, o MOL pode ser representado por:

a) gramas, pela molécula grama;b) número de moléculas (1mol = 6,02 x 1023

moléculas);c) em volume, se for gás, nas condições

normais de temperatura e pressão(CNTP) (1 mol ocupa 22,4 litros)

Exemplos:1. Relação volume x volumeQual o volume de dióxido de enxofre ob-

tido na combustão de 4,6 Kg de H2S, a 27ºC e690 mmHg,

Resposta:2 H2S + 3O2 2 SO2 + 2 H2O

36

Química Aplicada

C = m V

C = m do soluto =

m do soluto =

m do soluto m da solução d.V (litro) m solucão (kg)

C =

m g soluto =

mg soluto =

1 parte = ppm 106 mg solucão 1000000 mg solucão 1000000 partes

b) 222 Kg de Ca(OH)2 156 Kg de Al(OH)3

Y Kg 4,56 KgY = 6,49 Kg de Ca(OH)2

c) 4,56 Kg de Al(OH)3 100% Z 80%,

Z = 3,65 Kg de Alllll(OH)3

3. ppm – Parte por milhãoUma das formas de se expressar a con-

centração de um soluto numa solução, é:

Se a massa for em mg e o volume em li-tro, tem-se:

C = mg/litroQuando a densidade desta solução for igual

a 1,000, poderemos expressar: (m = d . V)

Sendo a massa em mg:

“Se e somente se”, densidade = 1.000; então:mg/1 = ppm

A concentração ppm ou mg/1 é muito uti-lizada em indústrias e em laboratórios. Embo-ra o valor mensurado pareça pouco, duranteos processos industriais torna-se significativo.Exemplo:

Uma refinaria processa 20000 m3/dia depetróleo. Este petróleo contém 80 mg/1 de sal(70% NaCl; 20% CaCl2; 10% MgCl2) comosendo NaCl. O sal deve ser eliminado pelasdessalgadoras por ser indesejável. (Cl–; Na+;Ca++; Mg++; provocam corrosão, incrustação,resíduos ou depósitos em equipamentos ecatalisadores). A seguir são apresentadas as quan-tidades de sal antes e após as dessalgadoras.

Antes:1 litro .......................................... 80 mg20000000 L ................................... xx = 1600000000 mg/dia = 1600 kg/dia == 1,6 ton./ dia 48 ton./mês

Após:Mesmo com uma boa eficiência das des-

salgadoras, a quantidade injetada está por vol-ta de 1 mg/L.

1 litro ............................... 1 mg20000000 L ..................... xx = 20000000 mg/dia = 20 kg/dia == 600 kg/mêsÉ bem verdade que grande parte é arrasta-

da e sai com a corrente de derivados do petró-leo, mas uma parcela significativa corrói, in-crusta, estraga e diminui a vida útil de equipa-mentos e a produtividade dos catalisadores.

Transformação de ppm em % (peso) ouvice versa:

% = ppm . 10–4 ppm = % . 104

Exemplos:1. A que % (peso) correspondem 40 ppm?

% = ppm . 10–4 = 0,0001 . 40 = 0,004% (peso)2. A que % (peso) correspondem 200 ppm?

% = ppm . 10–4 = 0,0001 . 200 = 0,02% (peso)3. A quantos ppm correspondem 0,05% (peso)?

ppm = 104 . % = 10000 . 0,05 = 500 ppm4. A quantos ppm correspondem 0,01 % (peso)?

ppm = 104 . % = 10000 . 0,01 = 100 ppm

1.9 Estudo de soluçõesQuando uma substância é fracionada em

pequenas partículas e misturada em outra,forma-se a chamada dispersão. De acordocom o tamanho das partículas dispersas nomeio dispersante (meio que recebeu as par-tículas dispersas), pode-se classificar as dis-persões em três categorias: suspensões,colóides e soluções.

Suspensões: o tamanho médio das partículasdispersas é maior que 100 mm (1 mµ = 106 mm).

Exemplos:água e areiaar com poeira

Colóides: o tamanho médio das partícu-las dispersas é menor que 100 mm, porémmaior que 1 mm.

Exemplos:gelatina em água quenteproteínas em água

Soluções: o tamanho médio das partícu-las dispersas é inferior a 1 mm. Neste caso, odisperso recebe o nome de soluto e odispersante de solvente.

Soluto = substância dissolvida;Solvente = substância que dissolve.

Química Aplicada

37

Exemplos:água e sal de cozinhaágua e álcool etílicoligas metálicas (aço)

1.9.1 Concentração de soluçõesHá várias maneiras de exprimir as quanti-

dades de soluto dissolvido em um solvente.Aqui serão estudadas as mais importantes, doponto de vista, da necessidade, de uma refina-ria de petróleo.

a) Concentração Comum – (C)Concentração comum ou concentração em

gramas/litro, indica a massa (em gramas) desoluto em 1,0 litro de solução.

Pode ser expressa pela fórmula:C = m/V (em g/L)

Exemplo: Qual a concentração comum de1 mol de ácido sulfúrico que se encontra diluí-do em 2,0 litros de solução?

Resposta: 1 mol de H2SO4 = 98 g,portanto: 98 g / 2,0 L = 49,0 g/L.

b) Molaridade – (M)Indica o número de mols do soluto conti-

dos em 1,0 litro de solução.Pode ser expressa pela fórmula:

M = n/VOnde: n = número de mols do soluto e V =

volume de solução.Mas como: n = m / Mol;pode também ser escrita como:

M = m/ (M x V)

Exemplo: Qual a molaridade de 49,0 gde ácido sulfúrico diluídos em 2,0 litros desolução?

Resposta: 1 mol de H2SO4 = 98 g,a massa dada no problema = 49,0 g.volume dado no problema = 2,0 litrosaplicando a fórmula M = m/ (M x V),tem-se que M = 0,25 MOLAR

c) DensidadeDensidade ou massa específica de uma

solução é definida como sendo a massa de umdeterminado volume dessa solução.

A densidade pode ser expressa em g/L, g/cm3

ou ainda g/mL.Densidade é a relação entre a massa e o

volume da solução e pode ser expressa como:d = m / V

A densidade pode ser absoluta ou relativa.Densidade absoluta: é a relação entre a

massa e o volume de um corpo. Para o caso delíquidos, é expressa, geralmente, no sistemamétrico, em g/cm3.

Densidade relativa: é a relação entre amassa de certo volume de material e a massade igual volume de água, a uma determinadatemperatura. É expressa em números abstra-tos.

dr = massa de um certo volume do ma-terial à t (ºC) / massa de igual volume deágua a 4º.C

A temperatura de referência utilizada noBrasil é de 20ºC para a substância e 4ºC paraa água; a densidade é, portanto, relativa a20ºC/4ºC

A densidade pode ainda ser expressa emGrau API: medida arbitrária, adotada pelo“American Petroleum Institute” dos EstadosUnidos, relacionada com a densidade relativapela seguinte fórmula:

ºAPI = (141,5 / (densidade 60ºF / 60ºF))– 131,5

Os métodos para determinação da densi-dade podem ser:

a) Densímetro: a densidade é obtida pelaleitura direta. É utilizado para líquidos.

b) Aerômetro API (ou densímetro API):a densidade é obtida pela leitura direta.É utilizado para líquidos.

c) Picnômetro: obtém-se a densidade re-lativa por meio da pesagem do sólido eo respectivo volume do líquido de re-ferência (água). É utilizado para líqui-dos, sólidos e semi-sólidos.

d) Balança Hidrostática: a medida é obti-da com base no princípio do empuxo.Em geral é utilizado para sólidos.

A medida da densidade de uma substân-cia, seja ela líquida ou sólida, serve para reco-nhecimento dessa substância, pois a densida-de é uma característica intrínseca das substân-cias. Serve, portanto, para controle de quali-dade e controle de processo, como indicaçãode uniformidade de produção.

Para refinarias de petróleo, a medida dedensidade representa um método fácil, rápidoe de baixo custo para reconhecer a base do cru(parfínica, naftênica ou aromática).

A Tabela 12 apresenta alguns exemplosde densidades características.

38

Química Aplicada

Tabela 12. Densidades CaracterísticasPRODUTO ºAPI Dens. 20ºC/4ºCPetróleo de 20,0 a 86,2 de 1,056 a 0,645Gasolina natural de 70,0 a 96,0 de 0,697 a 0,617Gasolina de 70,0 a 54,0 de 0,697 a 0,758Querosene de 40,0 a 46,0 de 0,821 a 0,793Diesel de 30,2 a 40,0 de 0,871 a 0,821

constante = kc, onde kc = cons-tante de equilíbrio.

como a dissociação émuito pequena (variapouco):

1.10 Equlíbrio Químico e Noções de pH1.10.1 Equilíbrio Químico

Quando numa reação reversível as velo-cidades das reações envolvidas igualam-se:

A + B C + D, isto é: v1 = v2

As concentrações de A, B, C e D não maisvariam, apesar das reações prosseguirem. Diz-se que foi atingido um equilíbrio químico.

A = concentração molar (molaridade) de A

B = concentração molar de B

C = concentração molar de C

D = concentração molar de D

No equilíbrio químico,A = const.; B = const.; C = const.; D = const.C DA B

=

Para a reação: 2A + B C + D

2

C Dkc

A B= , pois 2A = A + A

Isto é, o coeficiente na equação aparececomo expoente em kc.

1.10.2 Equilíbrio IônicoPara as dissociações iônicas ou eletrolíti-

cas, pode-se calcular também uma constantede equilíbrio, que é denominada constante deionização (Ki). Por exemplo para:

H2S 2 . H+ + S– –

2

2

H SKi

H S

+ −−

=

Valores altos de Ki indicam grau dedissociação alto, e baixos valores para Ki in-dicam grau de dissociação baixo.

1.10.3 Dissociação e Produto Iônico da ÁguaA água está fracamente dissociada, isto é,

é um eletrólito fraco, de acordo com a equação:

H2O H+ + OH– Para este equilíbrio,

2

H OHKi

H O

+ −

= =

d) Porcentagem em MassaComumente expressa gramas do soluto

por 100 gramas de solução.Exemplo: uma solução de hidróxido de

sódio (NaOH) a 20% em massa é o mesmoque se referenciar a 20 g de NaOH em 100gramas de água, se for uma solução aquosa.

Exemplo: A densidade de uma solução deH2SO4 (ácido sulfúrico) para bateria de auto-móvel é de 1,25 g/cm3 e esta solução contém33,3% em massa de H2SO4. Pede-se:

a) Qual a massa de 1 litro dessa soluçãopara bateria?

b) Qual a massa de H2SO4 em 1 litro des-sa solução?

c) Qual a M da solução?

Resposta:a) 1 cm3 da solução = 1,25 g

1000 cm3 = XX = 1250 g em 1 litro de solução

b) 100 g de solução = 33,3 g de H2SO41250 g = YY = 416 g de H2SO4 em 1 litro de solução

c) 1 mol de H2SO4 = 98gn.º de mols = m / MOL ∴ 416 / 98 = 4,24 molsM = n.º mols /V (L) ∴ 4,24 /1 L ∴M = 4,24 MOLAR ou M

e) Porcentagem em Massa por VolumeIndica apenas gramas do soluto em 100 mL

(1cm3) da solução.

Exemplo: Em 100 mL de uma solução deNaOH a 10% (m / V) existem 10 g de NaOH.Pede-se a Molaridade da solução.

Resposta:100 mL da solução = 10 g de NaOH1000 mL = XX = 100 g de NaOHComo o mol do NaOH é (23 + 16 + 1) = 40 g,

o n.º de mols em 1 litro dará a molaridade,isto é,

M = 100 / 40 = 2,5 Molar

Química Aplicada

39

então: 2.Ki H O = constante = Kw, em que

Kw = produto iônico da água:Kw H OH+ −=a 25ºC, verifica-se que: Kw = 10–14.O produto iônico da água é aplicável à

água pura ou à solução aquosa.

1.10.4 Noções de pHLembrando que o produto iônico da água

é válido para água pura ou soluções, temos:1. Água puraH OH+ − =10–14 como: H OH ,+ −= logo

H H+ + = 10–14 2

H+ → = 10–14 ∴

H+∴ = 10–7 o mesmo se aplica a solu-ções neutras.

2. Soluções ácidas – Quando se dissolveum ácido HA:

HA →← H+ + A–, isto é: H+ aumenta.

Para que Kw permaneça constante, OH−

diminuiu.H OH ou H+ − +∴ > > 10–7

3. Soluções básicas (ou alcalinas) –Quando se dissolve uma base BOHtem-se:

BOH →← B+ + OH–,

então: OH− aumenta e H+ diminui, deonde vem:H OH+ −< ou H+ < 10–7

Noção de pHÉ o logarítmo do inverso da concentração

do H+, em uma solução ou na água pura:1pH log. ou pH log H

H+

+= = −

1. Soluções neutras (ou água pura)7

7

1H 10 , vem : pH log. pH 710

+ −−= = ∴ =

2. Soluções ácidas7

7

1Como : H 10 , vem : pH log .10

+ −−> <

pH 7∴ = <

pH de Ácidos e BasesSolução ácida – Cada equivalente-grama

de um ácido, ao ionizar-se, fornece um cátion-grama de hidrogênio.

pH de Tampão (ácido fraco e sal do mes-mo ácido):

HA H A HA ácido

BA B A A sal

H salKa

ácido

+ −

+ − −

+

→ + ≅←

→ + ≅←

=

log Ka log H log sal log ácido

log H log Ka log sal log ácido

mas log H pH

+

+

+

= + −

− = − + −

− =

salpH pKa log

ácido= +

Exemplos:1. Qual o pH de uma solução de HCl 0,1 M?

α = 100%N = xM ∴ N = 1.0,1 ∴ N = 0,1H+ =N . α = 0,1 . 1 = 0,1 = 10–1

pH = – log (10–1) = 1pH = 1

3. Soluções básicas (alcalinas)7

7

1Como: H 10 ,vem pH log. pH 710

+ −−< > ∴ >

Resumindo:pH + pOH = 14

H+ pH100 010–1 110–2 2

Soluções ácidas H+ > OH− 10–3 310–4 410–5 510–6 6

Soluções neutras H+ = OH− 10–7 710–8 810–9 9

Soluções básicas H+ < OH− 10–10 10(alcalinas) 10–11 11

10–12 1210–13 1310–14 14

40

Química Aplicada2. Qual o pH de uma solução de NaOH

0,01M? α = 100%N=xM ∴ N = 1.0,01 ∴ N = 0,01OH− = N . α = 0,01 . 1 = 0,01 = 10–2

pOH = – (log 10–2) = 2pOH = 2, mas pH + pOH = 14 ∴pH = 14 – pOH ∴ pH = 14 – 2pH = 12

3. Qual o pH de uma solução contendo3,65 g de HCl em 10 L de solução.mol HCl = 36,5

Eqg HCl = 36,5 36,5

1=

nº Eqg = m 3,65 0,1

Eqg 36,5= =

N = nº Eqg 0,1 0,01 normalV(1) 10

= =

2H N . 0,01 . 1 10α+ −= = =

( )2pH – log 10 2

pH 2

−= =

=

4. Calcular o pH de uma solução molarde NH4OH cujo α = 2%N = xM = 1 . 1 = 1 α = 0,02OH– = N . α = 1.0, 02 = 2.10–2

pOH = –log (2.10–2) = –[log 2 + log 10–2]pOH = – (0, 3 – 2) = 2 – 0,3 = 1,7 ∴ pH = 14 – 1,7pH = 12,3

5. Qual a concentração hidrogeniônicaH+ de uma solução cujo pH é 2?

pH = 2 ∴ – log H+ = 2 ∴ log H+ = –2

H+ = 10–2

6. Qual a concentração hidroxiliônicaOH− de uma solução cujo pH é 3?

pH + pOH = 14 ∴ pOH = 14 – pHpOH = 14 – 3 = 11 ∴– log OH− = 11

log OH− = –11

OH− = 10–11

7. A solução de um certo ácido apresentapH = 2. Diluimos esta solução, de modoque seu volume torne-se 10 vezes maior.Qual o novo pH?

Antes da diluição: pH = 2 log H 2+∴− =Após a diluição, a nova concentração será:

H10

+

e o novo pH será:

pH = – logH10

+

= – log H+ – (–log 10) =

= 2 + 1 = 3pH = 3

8. Um dos tampões responsáveis pela manuten-ção do pH do sangue é o H2CO3, que tem con-centração igual a 1,25 . 10–3 molar, e o HCO3,que apresenta concentração 2,5 . 10–2 molar. OpKa do H2CO3 é 6,1. Qual o pH do tampão?

pH = pKa + log sal

ácido= 6,1 + log

2

3

2,5 . 101,25 . 10

−

−

pH = 6,1 + log 20 = 6,1 + 1,3 = 7,4pH = 7,4

9. Considerando o tampão formado por ácidoacético 0,1 molar e acetado de sódio, 0,1molar, qual o seu pH? Sabe-se que pKa doácido acético é 4,74.

pH = 4,74 + log 0,10,1

= 4,74 + 0 = 4,74

pH = 4,74

1.10.5 Titulação e Indicadores de TitulaçãoAnálise Química: Processos usados

nas substâncias ou elementos que constitu-em uma mistura ou uma substância pura.

Análise Qualitativa: Visa a determi-nar quais as substâncias ou elementos.

Análise Quantitativa: Visa a determi-nar quais as quantidades das substâncias ouelementos. Os processos usados em análi-se quantitativa sãodenominados do-sagens.

TitulaçãoÉ o nome dado

à operação feita naprática, em labora-tório, para determi-nação da concentra-ção ou molaridadeda solução de títulodesconhecido.

A

C

B

Química Aplicada

41

Na figura, coloca-se na bureta (A), presaao suporte (C), a solução titulada, e no copo(B), a solução a dosar. Adiciona-se, então, asolução titulada no copo, de forma que hajareação com a solução a dosar.

Ponto de equivalência ou ponto final teó-rico – é o ponto em que a reação se completa.Este ponto é determinado pela observação deuma transformação visível, o que se conseguepela adição de um indicador.

Indicador: substância que, mudando decor, indica que a reação se completou. Comoregra geral, quando o indicador muda de cor,o ponto de equivalência já foi ultrapassado.

Ponto de viragem ou ponto final detitulação: é o ponto em que ocorre a mudançade cor notada pelo observador.

Erro de titulação: diferença entre o pontode viragem e o ponto de equivalênica. O valordeste erro depende da escolha do indicador.

No ponto de viragem, lê-se na bureta o volu-me (V) da solução padrão (M conhecida). Comoo volume (V1) da solução a dosar é conhecido,calcula-se a normalidade (M1) da solução a dosar.

M1 = MV

V1

1.11 Propriedades de alguns elementosmetálicos

A discussão de alguns elementos metáli-cos, componentes da Química Descritiva, con-centra-se naqueles elementos mais importantesquimicamente e industrialmente. Inclui a mai-or parte dos elementos da primeira série de tran-sição e alguns da segunda e terceira série.

1.11.1 Propriedades Físicas dos MetaisSão, geralmente, sólidos (exceção do mer-

cúrio – líquido), apresentando temperaturas defusão entre 30ºC (Cs e Ga) e 3.400ºC(tungstênio – W).

Apresentam brilho característico, denomi-nado “brilho metálico”, sendo que alguns,muito ativos, perdem, rapidamente, o brilhopela oxidação.

São bons condutores de eletricidade e ca-lor, sendo os melhores, de acordo com a se-guinte ordem: Ag, Cu, Al e Au.

1.11.2 Propriedades Mecânicas dos MetaisMaleabilidade: é a capacidade de serem

transformados em lâminas. A maioria dosmetais é maleável, podendo ser reduzidos alâminas extremamente delgadas, como porexemplo o ouro, do qual se obtém lâminas deespessura da ordem de 10-5 cm.

Ductibilidade: é a capacidade de seremtransformados em fios, característica de mui-tos, como por exemplo, o cobre.

Dureza: é a resistência ao corte mecâni-co. Geralmente, é medida pela facilidade dese submeter ao risco ou riscarem outros me-tais. A dureza é medida pela escala Mohs, quefixa a dureza 1 para o talco e 10 para odiamente. A dureza dos metais fica, portanto,compreendida entre 2 e 8, sendo os mais mo-les os metais alcalinos e alcalinos terrosos, e omais duro, o cromo.

As propriedades mecânicas dos metais sãotambém denominadas propriedades plásticas.

Os metais, do ponto de vista metalúrgico,podem ser classificados em metais ferrosos enão ferrosos. Os metais ferrosos são aquelesque, geralmente, estão associados ao ferro, sejacomo impureza ou em soluções (misturas) só-lidas, denominadas ligas e, em especial, nosvários tipos de aços.

Os metais não ferrosos são usados isola-dos ou associados entre si e, raramente, emligas com o ferro.

Métodos de TitulaçãoAcidimetria: titulação de uma solução

ácida por uma solução básica de N conhecida.Alcalimetria: titulação de uma solução

básica por uma solução ácida de N conhecida.Ambos os métodos usam reações de

neutralização, isto é:

HA + BOH →← BA + H2Oou H+ OH– →← H2O, isto é, durante a

titulação, a H+ varia, e o pH varia até a neu-tralização (pH = 7).

Os indicadores usados nestes métodosdevem mudar de cor com o pH da solução.Esta mudança ocorre durante um certo inter-valo de pH (zona de viragem). Vemos, a se-guir, alguns indicadores com os pH das suaszonas de viragem.

Alaranjado de metila – vermelho3,1 a 4, 4 amarelo (metilorange).

Vermelho de metila – vermelho4,2 a 6,2 amarelo.

Fenolftaleína – incolor 8,3 a 10 vermelho.

42

Química Aplicada

1.11.3 Metais FerrososOs metais que, em geral, estão associados

ao ferro e que constituem esse grupo são: fer-ro, titânio, vanádio, crômio, manganês, cobal-to, níquel, molibdênio e tungstênio. Algunsdesses metais serão discutidos por representa-rem interesse do ponto de vista industrial.

Titânio e LigasO titânio é um metal branco prateado, que

resiste bem à corrosão. É excepcionalmenteduro, tem alta resistência mecânica e baixadensidade (4,5 g/cm3) e um grande número deaplicações em motores de avião a jato e fo-guetes, em aeronaves e veículos espaciais. Étambém aplicado quando se necessita uma ele-vada resistência à corrosão.

Dos compostos de titânio, o dióxido detitânio, TiO2, é um sólido branco utilizadocomo pigmento em tintas plásticas e outrosmateriais. Ocorre naturalmente como diversosminerais, um dos quais é o rutílio.

As diversas ligas de titânio podem ter emsua composição, elementos como alumínio,estanho, vanádio, ferro, oxigênio, carbono,nitrogênio e hidrogênio. As ligas de titânio sãoreconhecidamente úteis para usos em baixastemperaturas. A única restrição desse metal ede suas ligas, em baixas temperaturas, e otransporte ou armazenamento de oxigênio lí-quido, pois qualquer impacto sobre a peça cau-sa ignição imediata do material.

VanádioÉ um metal muito duro, tem grande resis-

tência mecânica e a corrosão, porém é maisdenso que o titânio. Raramente é produzidona forma pura, mas é encontrado em ligas como ferro, denominadas ligas ferro-vanádio. Suamaior aplicação é em ligas de ferro, como porexemplo, no aço, ao qual confere resistência eductibilidade.

CrômioMetal branco prateado, resistente à corro-

são, muito duro e um tanto frágil quando puro.É usado para formar ligas com o aço e nagalvanização do ferro e outros metais.

O brilho nos pára-choques “cromados” éconsequência da formação de uma camada lisae invisível de óxido de crômio, dificilmentedecomponível.

O crômio é, muitas vezes, gerado eletroli-ticamente, por isso não tem boa aderência aoferro ou aço. Nesses casos, um processo co-

nhecido como “galvanização tripla” é utiliza-do para depositar o crômio nesses metais e li-gas. A galvanização tripla consiste em depo-sitar sobre o metal base (ferro ou aço) sucessi-vas camadas de cobre, níquel e, finalmente, ocrômio.

Dos compostos de crômio, os mais impor-tantes são os cromatos e dicromatos.

O íon cromato tem cor amarela e, por essemotivo, foi, no passado, utilizado como pig-mento para tintas.

Os dicromatos foram muito utilizados emsolução de limpeza em vidrarias de laborató-rios. Atualmente, estas soluções têm sido me-nos empregadas devido à dificuldade de re-mover-se traços de crômio das superfícies dosvidros após a limpeza e, pelo fato de o crômio(VI) ter apresentado propriedades carcinogê-nicas.

Um outro composto de crômio é o óxidode crômio – CrO2, importante condutor metá-lico e ferromagnético muito utilizado comorevestimento em fitas de gravação de alta qua-lidade.

ManganêsMetal branco, brilhante, consideravelmen-

te mais reativo do que o titânio, vanádio oucrômio. Seu principal uso encontra-se comoconstituinte de liga no aço.

Dos compostos de manganês, o mais im-portante é o MnO2, comumente chamado dedióxido de manganês. Tem cor variando demarrom a preta e ocorre na natureza como omineral pirolusita. O MnO2 é um forte oxidantee tem sido utilizado em laboratório na prepa-ração de cloro a partir do ácido clorídrico(HCl).

Ferro e LigasO ferro encontra maior uso do que qual-

quer outro material, sendo muito abundante(em cerca de 5% da crosta terrestre) e de fácilobtenção a partir de seus minerais. Ocorre,naturalmente, nos minerais hematita (Fe2O3),limonita (Fe2O3. H2O), magnetita (Fe3O4),siderita (FeCO3), pirita (FeS2) e como impu-reza de muitos outros minerais. Todos essesminerais servem como minérios de ferro,exceto a pirita (ouro do trouxa) devido à difi-culdade e ao custo de remoção do enxofre.

A redução do minério de ferro, conhecidacomo siderurgia, é feita em um alto forno, comgradientes de temperatura que vão de 300ºCaté 1600ºC, quando o FeO é reduzido a ferro.

Química Aplicada

43

O produto proveniente do alto forno é de-nominado ferro gusa, que contém cerca de 5%de carbono (C) e até 5% (total) de silício, fós-foro, manganês e enxofre. A purificação par-cial fornece o ferro fundido que dá origem,após nova purificação, ao ferro fundido cinzae, dependendo do tipo de tratamento térmico,poderá dar origem a outros tipos de ferro.

O aço bruto, liga de ferro, tem cerca de0,1% de carbono, enquanto outros tipos de açotêm até cerca de 1,5%. São conhecidos cente-nas de aços inoxidáveis: ligas resistentes àcorrosão freqüentemente contêm crômio e/ouníquel. Outros metais como vanádio, titânio,manganês, tungstênio, etc são também usadosnas ligas.

O ferro apresenta,ainda,propriedades mag-néticas como o ferromagnetismo.

A Corrosão do FerroO ferro enferruja-se quando exposto ao ar

úmido ou à água saturada com ar. A ferrugem éconstituída, primariamente, por óxido férricohidratado, de composição variável (Fe2O3. xH2O);não forma um filme aderente, descamando eexpondo, assim, ainda mais a superfície doferro à corrosão. A ferrugem é acelerada pelapresença de ácidos, sais e metais reativos, as-sim como em elevadas temperaturas. Tanto aágua, como o oxigênio são necessários para aformação da ferrugem, que se pensa iniciarcom a oxidação do ferro ao estado 2+.

Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e–,formando pequenos sulcos na superfície doferro. O íon ferroso migra para fora do ferroatravés da água, que em alguns casos, é ape-nas uma fina película. O oxigênio é o agenteoxidante nessa reação:

Fe2+(aq) → Fe3+

(aq) + e–

O íon férrico hidrolisa-se imediatamentee precipita como ferrugem:

Fe3+(aq) + (3 + x) H2O →Fe2O3. xH2O(s) + 6H+

(aq)

O ferro pode ser protegido da corrosão pordiversos métodos, como cobrir a superfíciecom uma camada de tinta, graxa ou óleo. Oferro pode ser passivado pelo uso de um agen-te oxidante incorporado na tinta (exemplo:zarcão = Pb3O4 e cromato de zinco = ZnCrO4).Há, ainda, o processo de galvanização,recobrimento do ferro com uma camada dezinco. A galvanização é um exemplo de pro-teção catódica, na qual tem-se a vantagem no

fato do potencial de redução do zinco ser maisnegativo que o do ferro.

O ferro forma compostos de ferro II, istoé, íon ferroso (Fe2+), e compostos de ferro III,ou seja, íon férrico (Fe3+). Ambos têm aplica-ção em processos de floculação para tratamen-to de água e efluentes industriais.

CobaltoO cobalto é um metal duro, de brilho azul

prateado e pouco reativo. Como o ferro, éferromagnético e pode tornar-se passivo poragentes oxidantes fortes. Sua maior aplicaçãoé na composição de ligas com ferro, níquel,alumínio e outros metais.

Níquel e LigasO níquel pertence à chamada tríade do

ferro – ferro, cobalto e níquel. É um metal ra-zoavelmente duro, com um fraco brilho ama-relado, em parte, talvez à camada de óxidoauto-protetora. O níquel é usado na segundacamada protetora da “galvanização tripla” docrômio (vide crômio).

O níquel tem sido utilizado como catali-sador em reações de hidrogenação.

O custo bem mais elevado das ligas de ní-quel, em geral 20 a 100 vezes mais caras que oaço inoxidável, limita seu uso para situações es-peciais. O níquel é resistente a muitos meios cor-rosivos, sendo especialmente indicado para solu-ções alcalinas. A maioria dos problemas difíceisde corrosão, relacionados com soluções cáusticas,é resolvida com o uso do níquel. Entretanto, estenão é resistente a soluções fortemente oxidantes,como o ácido nítrico e soluções de amônia.

1.11.4 Metais Não FerrososDos metais não ferrosos, serão discutidos

o cobre, o zinco e o alumínio.

Cobre e LigasOs elementos cobre, prata e ouro, que

constituem um subgrupo de metais de transi-ção, são conhecidos como metais de cunha-gem. O cobre é um metal muito conhecido;seus minérios incluem sulfetos, tais comochalcocita, Cu2S, e os óxidos, tais como acuprita, Cu2

0.O cobre é obtido, inicialmente, a partir da

concentração do minério e, por aquecimentoao ar, é purificado na forma de escória. O co-bre, nessa fase do processo, tem pureza de97%, aproximadamente, e apresenta-se man-chado, por possuir bolhas de SO2.

44

Química AplicadaA purificação final do cobre é feita eletro-

liticamente por um processo conhecido comoeletrorrefino.

Quando puro, o cobre é bastante maleável,dúctil e, um excelente condutor de eletricida-de. Seu uso maior é na manufatura de fios elé-tricos, mas é também usado em tubulações deágua e em ligas com zinco (latões) e com esta-nho (bronze).

ZincoMetal razoavelmente mole, cinza pratea-

do, com temperatura de fusão moderada(419ºC). É razoavelmente reativo e servecomo protetor catódico para o ferro. O zin-co é usado em várias ligas e em baterias. Ozinco fundido e cromado tem o aspecto doaço, porém não apresenta resistência mecâ-nica.

Alumínio e LigasO alumínio é um metal reativo, capaz de

formar uma camada de óxido de alumínio, queo protege da corrosão em muitos meios agres-sivos. Apresenta boa resistência à corrosãoatmosférica e a muitos meios aquosos. Algu-mas de suas propriedades gerais e interessan-tes são sua baixa densidade (d = 2,71 g/cm3) eboa condutividade térmica e elétrica.

A película de óxido de alumínio, que seforma naturalmente em muitos meios agressi-vos, pode, também, ser produzida artificial-mente pela passagem de corrente elétrica, numprocesso chamado de anodização.

O alumínio é sensível à corrosão por pon-tos (pitting) em águas que contenham o íoncloreto (Cl–) (forma células galvânicas com oferro e o cobre o que causará dissolução loca-lizada do alumínio).

Outros agentes corrosivos ao alumínio sãoos solventes clorados anidros, como, por exem-plo, o tetracloreto de carbono (CCl4), usadocomo desengraxante de peças fundidas.

1.11.4 Ligas MetálicasLigas são misturas ou combinações de

metais entre si ou com alguns não metais,preparadas de forma a se obter algumaspropriedades intermediárias e outras quenão são apresentadas pelos componentesisolados.

A maioria dos metais existentes só é usa-da em ligas. Em alguns casos, como o do fer-

ro, o metal puro é praticamente despido devalor econômico. As ligas de ferro são, quasesempre, formadas com metais ferrosos oumesmo com alguns ametais (por exemplo: fer-ro-silício), denominando-se ligas ferrosas ouaços. Os metais não ferrosos formam ligas nãoferrosas.

As ligas não ferrosas são geralmente de-nominadas de acordo com um dos seguintescritérios:

a) Pelo metal existente em maior quanti-dade na liga: Assim, temos ligas decobre e ligas de alumínio. Uma das li-gas de cobre mais importantes é o la-tão, na qual predomina o cobre (com60% a 80%), existindo em menor quan-tidade o zinco.

b) Usando-se uma propriedade essenciale importante da liga: Assim, temos li-gas leves ou de aviação (exemplo:duralumínio Al – Cu – Mg), ligas desolda (exemplo: solda de bombeiro –Pb e Sn), ligas de cunhagem (exemplo:liga com Ag e Cu), etc.

c) De acordo com o número de elemen-tos químicos existentes na liga: ligasbinárias, terciárias, quaternárias, etc.

Propriedades das ligasPropriedades Físicas: superiores ao ele-

mento isolado.Propriedades Mecânicas: inferiores ao ele-

mento isolado.Sua densidade, dureza, elasticidade e re-

sistência à corrosão são geralmente superio-res às dos seus componentes isolados.

A maleabilidade, ductibilidade, conduti-vidade elétrica e capacidade de dilatação cos-tumam ser inferiores as de seus componentes.

A cor de uma liga é, como regra geral, in-termediária entre seus componentes, ocorren-do casos em que a cor difere muito da dos com-ponentes.

O ponto de fusão de uma liga é sempremenor do que, pelo menos, um dos seus com-ponentes. Existem ligas que apresentam tem-peratura de fusão menor do que a dos seuscomponentes. São denominadas ligas euté-ticas ou eutéticos como, por exemplo, assoldas.

No quadro a seguir, vemos as principaisligas não ferrosas.

Química Aplicada

45

Nome Composição Uso

Bronze de alumínio Cu 90% Al 12% Equipamentos expostos alíquidos corrosivos.

Bronze de canhão Cu 90% Sn 10% Engrenagens e moldes.Constantan Cu 60% Ni 40% Par termoelétrico.Latão amarelo ou Cu 67% Zn 33% Tubos, chapas, cartuchos,metal amarelo válvulas, etc.Magnalium Al 90% Mg 10% Braços de balanças e

instrumentos leves.Metal de solda Mole – Pb 67% Sn 33% Solda de funileiro.

média – Pb 50% Sn 50%dura – Pb 33% Sn 67%

Micron Ni 60% Cr 40% Resistência elétrica(temperatura de fusãoelevada).

Permalloy Ni 78% Fe 22% Ímãs e cabos telefônicos(alta permeabilidademagnética).

Ligas FerrosasSão ligas nas quais predomina o ferro, apa-

recendo sempre o carbono, em pequenas por-centagens, ocorrendo muitas vezes outros ele-mentos que dão propriedades especiais. Estasligas são os principais produtos dos processoschamados siderúrgicos.

Em siderurgia, o principal produto obtidoé o ferro gusa ou simplesmente gusa, que é ob-tido diretamente de um alto-forno siderúrgico.

O gusa obtido no alto forno, além de car-bono (de 2% a 5%), apresenta pequenas quan-tidades de Si, Mn, S, P, etc. Quando o gusa éresfriado lentamente, o Carbono transforma-se em grafite, restando uma pequena partecomo Fe3C, dando origem ao gusa cinzento,que é relativamente pouco quebradiço, poden-do ser trabalhado. O resfriamento brusco for-ma o gusa branco, que contém relativamentemais Fe3C e é muito duro e quebradiço, sendodificilmente trabalhável.

Além do gusa, outros produtos siderúrgi-cos importantes são os ferros fundidos e o fer-ro doce:

a) Ferros fundidos – são o produto darefusão do gusa, em que, pela oxida-ção de ferro, o percentual de carbonopassa a ser mais elevado.

b) Ferro doce – é ferro quase puro, obtidopor processos não contínuos e de bai-xo rendimento, que consistem em adi-cionar em fornos (forno catalão) ou emcadinhos, o minério, o coque e ofundente e injetar ar, de forma a redu-zir o minério a ferro metálico.O ferro doce é, relativamente, poucousado atualmente, sendo substituídopelos aços doces. É também denomi-nado ferro forjado.

AçosAço carbono: são ligas de Ferro e Carbo-

no que apresentam teor de C variado entre0,05% e 1,7% e contêm traços de outros ele-mentos como Si, Mn, P, S.

Os aços, de acordo com o teor de carbo-no, podem ser classificados em: aço de baixocarbono ou aço doce (contém até 0,3% de C),aço de médio carbono (contendo de 0,3% a0,7% de C) e aço de alto carbono (contendoacima de 0,7 % de C).

De acordo com a presença de outros ele-mentos, além daqueles que aparecem normal-mente em sua composição, temos os aços es-peciais como, por exemplo, o aço inoxidável(que contém Cr e Ni), o aço-cromo, o aço-cro-mo-vanádio, o aço rápido (que contém W), etc.

1.12 Algumas substâncias industrialmente importantes(4)

Vimos onde e de que forma são encontradas algumas substâncias simples na natureza; resta sabercomo são obtidas industrialmente, quais as suas propriedades e aplicações.

As tabelas, a seguir, tratam exatamente disso e incluem, além das substâncias simples mais impor-tantes, algumas substâncias compostas que são matérias-primas fundamentais na indústria química.

PF: –259,14oCPE: –252,7oCd: 0,0709 g/cm3

Gás incolor, inodoro,atóxico, mais leve que oar, altamente combustí-vel.

OBTENÇÃO PROPRIEDADES APLICAÇÕES

Usado na hidrogenaçãode óleos vegetais para aprodução de margarinas;como combustível; nasíntese da amônia, doácido clorídrico e dometanol. Usado tambémem maçaricos de gásoxídrico.

Hidrogênio

Na indústria2 H2O → 2 H2 + 1 O22 NaCl + 2 H2O → 2 NaOH + H2 + Cl2C(s) + H2O → CO + H2

No laboratórioZn + 2 HCl(aq) → ZnCl2 + H22 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2

(4) Tabela reproduzida de: Química Integral, Marta Reis, Editora FTD, 1993, p. 201-205.

46

Química Aplicada

Tubointerior

Tuboexterior

Arlíquido

Válvulade agulha

RecipienteDewar

Bomba de compressão

Tanque de refrigeração

EnxofreNa indústriaProcesso flash: injeção de vapor deágua superaquecido nos depósitos sub-terrâneos de enxofre. O enxofre se fun-de e é forçado a subir.

No laboratório8 H2S + 8 I2 →16 HI + S8

PF: 112,8ºCPE: 444,6ºCd: 2,07 g/cm3

Sólido cristalino, amare-lo, insolúvel em água esolúvel em dissulfeto decarbono CS2(l).

Usado na síntese do áci-do sulfúrico, navulcanização da borra-cha, na fabricação dapólvora e em fogos deartifício. Na medicina éusado em pomadas esabonetes anti-acne.

NitrogênioNa indústriaPela liquefação do ar atmosférico e pos-terior destilação fracionada.

No laboratórioNH4NO2

∆ →2 H2O + N2

PF: –209,86ºCPE: –195,8ºCd: 0,808 g/cm3

Gás incolor, inodoro, insí-pido e inerte. Pouco solú-vel em água.

O gás (devido à inércia)é usado dentro de lâm-padas incandescentes eem embalagens de ali-mentos. Na fase líquida,é usado na conservaçãode alimentos e de sê-men. Necessário na sín-tese da amônia e do áci-do nítrico.

Gás incolor, inodoro einsípido. Pouco solúvelem água. Não é combustí-vel mas é comburente(alimenta a combustão)

Usado na medicina eminalações em casos deintoxicação com gasescomo o CO(g) e o H2S(g)

e em aparelhos de respi-ração artificial. Na fa-bricação do aço, equipa-mentos de mergulho, nasíntese de outros com-postos e nas combus-tões em geral.

OxigênioNa indústriaPela liquefação do ar atmosférico eposterior destilação fracionada

No laboratório2 KClO3

∆ →2 KCl + 3 O2

2 KNO3∆ →2 KNO2 + 1 O2

PF: –218,4oCPE: 183,0oCd: 1,14 g/cm3

Química Aplicada

47

HalogêniosNa indústria e/ou laboratório À temperatura e pressão

ambientais, o flúor e ocloro são gases amarelo-esverdeados; o bromo éum líquido vermelho e oiodo, um sólido cinza me-tálico que sublima libe-rando vapores violetas a184oC.

F2: teflon, freon, UF6,bactericidas.Clllll2: desinfetantes,bactericidas ealvejantes.Br2: desinfetantes, in-dústria fotográfica(AgBr) e bromofórmio(CHBr3).I2: tintura de iodo,corantes, desinfetantes.

( ) ( )

2H O2 2 4 4

2 2

2 2 2aq

2 2 2 2

2 2 2 2

2 2

CaF H SO CaSO 2 HF2 HF H F2 NaC 2H O 2 NaOH H C

MnO 4 HC MnC 2 H O CMgBr C MgC Br2 KI C 2 KC I

+ → +

→ +

+ → + +

+ → + +

+ → +

+ → +

Metais alcalinosNa indústriaPela eletrólise ígnea (na ausência deágua) de seus sais fundidos, principal-mente os cloretos.Exemplos:2 NaCl(l) →2 Na + Cl2

2 KCl(l) →2 K + Cl2

À temperatura e pressãoambientais, são sólidosprateados e moles; podemser cortados com umafaca. São muito reativos(reagem prontamente como O2(g) e a H2O(l)) e deperigoso manuseio.Devem ser mantidosimersos em óleo mineralou querosene.

Li: os sais de lítio sãousados no tratamento dealgumas formas dedoenças mentais.Na: trocador de calorem reatores nucleares.Rb: para localizartumores cerebrais.Cs: relógios atômicos.

Metais alcalinos-terrososNa indústriaPela eletrólise ígnea de seus sais fundi-dos, principalmente os cloretos.Exemplos:MgCl2(l) →Mg + Cl2CaCl2(l) →Ca + Cl2

À temperatura e pressãoambientais, são sólidosprateados e de baixadureza. Reagem facilmen-te com a água e o oxigêniodo ar, por isso devem sermantidos imersos em óleomineral ou querosene.

Be: ogivas de foguetes,desacelerador de nêu-trons em reatores nuclea-res.Mg: ligas metálicasleves para rodas eaviões. “Metal desacrifício” (protegeoutros metais, sofrendocorrosão primeiro).

OuroNa indústriaAtravés da mineração. O ouro é isoladode suas impurezas pela adição demercúrio. O mercúrio forma uma liga(amálgama) com o ouro, facilmenteseparável das outras impurezas. Aque-cendo-se o amálgama, o mercúrioevapora e obtém-se ouro puro.

PF: 1 064,4oCPE: 2 600oCd: 19,32 g/cm3

Metal muito estável einerte. Reage somentecom a água-régia: 3 partesde HCl(conc) + 1 parte deHNO3(conc)

Usado no tratamento decasos agudos de reuma-tismo e artrite. Naodontologia, em coroasdentárias. Como condu-tor de corrente elétricaem microcircuitos.Fabricação de moedas ejóias.

48

Química Aplicada

FerroNa indústriaPela redução do ferro (reação de ganhode elétrons), presente na hematita,Fe2O3 (óxido férrico).

PF: 1 535oCPE: 3 000oCd: 7,87 g/cm3

O ferro obtido dessa manei-ra é o ferro-gusa, uma ligametálica que contém de 2 a5% de carbono. Tratando-seo ferro-gusa em fornoselétricos, obtém-se o açocujo teor de carbono variaentre 0,5 e 1,7%. Quando aporcentagem de carbonotorna-se menor que 0,5%,obtém-se o ferro-doce(Pudlagem).

Usado na fabricação doaço (uma liga metálica)para estrutura de prédiose pontes; aço inoxidável(74% aço, 18% Cr e 8%Ni) para peças diversascomo talheres emaquinários. Na indús-tria automobilística,como catalisador dereações químicas, nafabricação de latas,parafusos, ferramentas eímãs permanentes.

2 3 3 4 2

3 4 2

2

2 3 2

2 3 2

3Fe O CO 2 Fe O CO

2Fe O 2 CO 6FeO 2CO

6FeO 6CO 6Fe 6CO3Fe O 9 CO 6Fe 9COouFe O 3CO 2 Fe 3 CO

+ → +

+ → +

+ → ++ → +

+ → +

+

1Imensos queimadores de gásaquecem o ar que é injetado noalto-forno.

2Minério de ferro, coque ecalcário são despejados notopo do forno por vagõesdeslizantes, que sobem edescem pela rampacontinuamente .

3O gás é drenado doforno e são recuperadosinúmeros compostosquímicos.

4As matérias-primas sefundem, permanecendo nofundo do forno onde atemperatura é mais elevada.

5A escória flutua nasuperfície do ferrofundido e é drenadapara uma caçamba.

Elevatória

Ar frio

Carregamentodo vagão

6O ferro gusa fundido é drenadodo forno em vagões. Étransportado para outras partesda usina onde é transformadoem aço.

Forno

Gás quente

Descarregamentodo vagão

Ferro fundido

Escória(1,635ºC)

Caçamba de ferro Caçamba de escória

AlumínioNa indústriaRedução eletrolítica da bauxita(óxido de alumínio di-hidratado:Al2O3 . 2 H2O) após a eliminação daágua, na presença da criolita: AlF3 .3 NaF, que age como fundente abai-xando o ponto de fusão da bauxita de2 060oC para 1 000oC.

32 3( ) 2A F .3 NaF2 A O 4 A 3 O → +

PF: 660oCPE: 2 056oCd: 2,70 g/cm3

O alumínio puro é ummetal mole, de baixadensidade e ótimo condu-tor elétrico. É tambémmuito versátil, podendoser prensado e moldadodas mais diversas formas.

Usado na fabricação decarros, foguetes, aviões,janelas e portas. Naodontologia, em obtura-ções. Em latas e folhaspara embalagens dealimentos e fogos deartifício. Misturado aoutros metais, formaligas tão resistentes eduras como o aço.

Química Aplicada

49

Hidróxido de sódioNa indústriaPela eletrólise (quebra através da passa-gem de corrente elétrica) de soluçõesaquosas de NaCl.

2 NaCl + 2 H2O →2 NaOH + H2 + Cl2

PF: 318oCPE: 1 390oCd: 2,13 g/cm3

Sólido branco, muitotóxico, higroscópico(absorve água) e corrosi-vo. Na forma impura, édenominado soda cáustica.

Empregado na fabrica-ção de sabões e deter-gentes, na extração decelulose e obtenção depapel, no refino dopetróleo e de óleosvegetais, nos processosquímicas das indústriastêxteis, na recuperaçãoda borracha, nodesentupimento de piase esgotos.

Hidróxido de cálcioNa indústriaObtido a partir da decomposição térmi-ca do calcário e posterior hidrólise dacal virgem (CaO).CaCO3

∆ →CaO + CO2

CaO + H2O →Ca(OH)2

Observação:O Ca(OH)2 absorve o CO2 do ar atmos-férico formando o CaCO3.Ca(OH)2 + CO2 →CaCO3 + H2O

PF: 580oCPE: - - - -d: 2,2 g/cm3

Sólido branco, poucosolúvel em água, baseforte e de baixo custocomercial. É tambémdenominado cal extintaou cal apagada.

Usado na preparação deargamassa (areia + cal),na construção civil. Napurificação do açúcarcomum e na preparaçãode vários produtosquímicos como a calclorada, CaCl (ClO),usada em branquea-mento de tecidos ecomo desinfetante.

CobreNa indústriaPela ustulação (queima de um minériode enxofre na presença de corrente dear) da pirita de cobre.2 CuFeS2 + 5 O2

∆ →2 Cu + 2 FeO +4 SO2

PF: 1 083,4oCPE: 2 300oCd: 8,92 g/cm3

O cobre é um metalavermelhado, inerte e umexcelente condutorelétrico.

Usado na fabricação dearames, cabos elétricos,circuitos impressos,tubos, válvulas, caldei-ras, radiadores, encana-mentos (de água e gás)e panelas. Em hélicespara navios, sinos emedalhas.

Ca(OH)2cal extinta

CaO

Forno

Calcário (CaCO3)

Argamassa

Cimento

Queima

+ H2O(l)

Calação

(CaO) cal viva

50

Química AplicadaAmôniaNa indústriaProcesso Haber-Bosh1 N2(g) + 3 H2(g)

P,Tcat→ 2 NH3(g)

No laboratórioProcesso Solvay2 NH4Cl + CaO → CaCl2 + 2 NH3 + 2 H2O

PF: –77,7oCPE: –33,5oCd: 0,77 g/cm3

Gás incolor, de odorintenso e irritante. Alta-mente tóxico.

Usado na fabricação defertilizantes, combustí-veis de foguetes, gás derefrigeração, produçãode polpa de madeira,pilhas, corantes, fibrassintéticas.

Ácido nítricoNa indústriaInício: produção de NOMétodo de Ostwald4 NH3 + 5 O2

Pt600ºC →4 NO + 6 H2O

Método de Berkeland-EydeN2 + O2

arco voltaíco3 600ºC → 2 NO

Fim: produção de NO2 e de HNO3(aq)

2 NO + O2 → 2 NO22 NO2 + H2O → HNO3(aq) + HNO2(aq)

PF: –41,59oCPE: 86oCd: 1,504 g/cm3

O nitrato de hidrogênio(HNO3 anidro) é um líquidoincolor, muito volátil esolúvel em água. Em soluçãoaquosa, dá origem a um ácidoforte e corrosivo, o ácidonítrico, um líquido transpa-rente, levemente amarelado,de cheiro irritante, saborcáustico e muito venenoso seinalado ou ingerido.

Usado na fabricação desais de nitratos, destina-dos à produção de fertili-zantes agrícolas (como onitrato de amônioNH4NO3), explosivosquímicos como o TNT ea pólvora (KNO3 eNaNO3), em fogos deartifício, corantes têxteis,drogas medicinais esíntese de compostosorgânicos. Conhecidopelos alquimistas como“aqua fortis”.

Ácido clorídricoNa indústriaSíntese direta:H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl(g)

HCl(g) + H2O HCl(aq)

No laboratórioH2SO4(aq) + NaCl → NaHSO4 + HCl(aq)

PF: –115oCPE: –85oCd: 1,19 g/cm3

Líquido levemente amare-lado, tóxico e corrosivo.Denominado comercial-mente ácido muriático.

Usado na limpeza edecapagem de metais, nalimpeza do mármore,acidificação em poços depetróleo, redução do ouro,processamento de alimen-tos, na síntese de outroscompostos químicos.

Ácido sulfúricoNa indústriaMétodo de “contato”:S8(s) + 8 O2(g) → 8 SO2(g)

2 SO2(g) + 1 O2(g)

2 5V Oou Pt → 2 SO3(g)

SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq)

PF: 10,4oCPE: 338oCd: 1,84 g/cm3

Líquido oleoso, levementeamarelado, muito corrosi-vo, oxidante, reativo ehigroscópico.

Usado em baterias deautomóveis, na preparaçãode corantes, tintas, explo-sivos, adubos e medica-mentos. Na refinação dopetróleo, como decapantede ferro e aço. Os alqui-mistas o chamaram deóleo de vitríolo.

→

S2O + O2 + impurezasH2O H2SO4 S2O + O2

Perda H2SO4 + H2O H2SO4 + SO3

Ar

Ar

Catalisador sólido

Química Aplicada

51

2Tópicos Especiais deQuímica Orgânica

Capítulo 2Autora: Sandra Mara Alberti

2.1 Introdução à química orgânicaPara os antigos químicos, compostos or-

gânicos eram aqueles encontrados nos orga-nismos vivos, e portanto faziam parte dos pro-cessos vitais. Wohler, entretanto mostrou quea teoria dos vitalistas estava errada e hoje os ter-mos orgânico e inorgânico são usados indepen-dentemente da existência dessa "força vital".

Atualmente, são conhecidos aproximada-mente 9 milhões de compostos orgânicos, istoé, cerca de 20 vezes o número de compostosinorgânicos conhecidos. A principal razão paraesse número tão grande de compostos é a pos-sibilidade que apresenta o carbono de fazer li-gações entre si, sejam elas, simples, duplas outriplas, possibilitando a existência de cadeiascarbônicas longas, que podem ser simples elineares:

Ou podem ser ramificadas em qualquerposição:

As cadeias às vezes se fecham em círculos,formando estruturas cíclicas:

Assim, as possibilidades do esqueletocarbônico em compostos orgânicos, juntamen-te com o fato de que outros átomos podem li-gar-se ao carbono e até mesmo substituí-lo noesqueleto, levam a uma variedade interminá-vel de compostos orgânicos.

2.1.1 Cadeias CarbônicasPropriedades do átomo de carbono

1. É tetravalente e apresenta 4 elétronsexternos:

2. Pode se ligar a outros átomos de car-bono, ou aos metais, ou aos ametais. Édito de caráter anfótero.

3. Ao se ligar com outros átomos de car-bono forma as cadeias carbônicas.

Tipos de Átomos de Carbono Numa Cadeia1. Carbono primário – liga-se apenas a 1

átomo de carbono.2. Carbono secundário – liga-se a 2 áto-

mos de carbono.3. Carbono terciário – liga-se a 4 átomos

de carbono.4. Carbono quaternário – liga-se a 4 áto-

mos de carbono.

Exemplo:

Os carbonos 1, 5, 6, 7, 8 são primários.O carbono 2 é quaternário.O carbono 3 é secundário.O carbono 4 é terciário.

52

Química AplicadaII. Heterogêneas: no interior da cadeia

existe átomo diferente de átomo decarbono.

c) Quanto à saturação:I. Saturadas: entre os átomos de car-

bono existem apenas simples ligação.

II. Insaturadas (não saturadas): entre osátomos de carbono existem duplasou tripla ligação.

2. Cadeias Cíclicasa) Homocíclicas: apresentam apenas áto-

mos de carbono no ciclo. Dividem-se em:I. Cadeias aromáticas: apresentam ao

menos um ciclo de 6 carbonos, comduplas ligações alternadas (NúcleoBenzênico).

ou ou

Outro exemplo

II. Cadeias alicíclicas: apresentam ci-clo não aromático. Não possui nú-cleo benzênico.

Ligações entre Átomos de Carbono1. Ligação simples (AN)

2. Ligação dupla (EN)

3. Ligação tripla (IN)

4. Ligação dupla e tripla – (EN; IN)

Classificação das Cadeias1. Acíclicas (abertas ou alifáticas).2. Cíclicas (fechadas).3. Mistas.

1. Cadeias Acíclicasa) Quanto a disposição:

I. Normais: apresentam apenas carbo-nos primários e secundários.

II. Ramificadas: apresentam pelo me-nos 1 carbono terciário ou quater-nário.

b) Quanto à natureza:I. Homogêneas: só apresenta átomos

de carbono, no seu interior.

Química Aplicada

53

b) Heterocíclicas: apresentam hétero –átomo no ciclo.

c) Saturadas: apresentam apenas simplesligações entre os átomos do anelcarbônico.

d) Insaturadas: apresentam dupla ou tri-pla ligação entre os átomos do anelcarbônico.

e) Mistas: São cadeias carbônicas queapresentam a união de cíclicas comacíclicas.

HidrocarbonetosSão compostos constituídos exclusiva-

mente por carbono e hidrogênio.Exemplos:

CH4, C2H4, C2H2,

Classificação de hidrocarbonetosDe acordo com sua cadeia, os hidrocarbo-

netos são classificados como se vê abaixo:Saturados – Alcanos

Acícli cos Alcenos (ou alquenos)Não saturados

Alcinos (ou alquinos)

→

CiclanosAlicícli cos Ciclenos

Cícli cosCiclinos

Aromáti cos (ou Benzênicos)

→

AlcanosConceitoOs alcanos, antigamente chamados para-

finas, são hidrocarbonetos acíclicos saturados,ou seja, compostos formados única e exclusi-vamente por carbono e hidrogênio, possuido-res de cadeia aberta e apresentando somenteligações simples.

Os mais simples alcanos, de cadeia nãoramificada, são:

CH3 — H ou CH4 MetanoCH3 — CH3 ou C2H6 EtanoCH3 — CH2 — CH3 ou C3H8 PropanoCH3 — (CH2)2 — CH3 ou C4H10 ButanoCH3 — (CH2)3 — CH3 ou C5H12 PentanoCH3 — (CH2)4 — CH3 ou C6H14 Hexano........................................................................CH3 — (CH2)72 — CH3 ou C74H150

Formam uma progressão aritmética, cujoprimeiro termo é CH4 e cuja razão é CH2.Correspondem à fórmula genérica CnH2n + 2.

Fórmula Geral: CnH2n + 2

Propriedades FísicasOs termos inferiores são gasosos: os mé-

dios, líquidos: os superiores, sólidos.Os alcanos são insolúveis na água, solú-

veis no álcool e mais solúveis, ainda, no éter,sendo que a solubilidade diminui com o au-mento da cadeia. Os P.E. e o P. F. dos alcanoscrescem com o aumento da cadeia.

Propriedades QuímicasOs alcanos apresentam uma grande inér-

cia química, isto; é, dificilmente entram emreação. Por serem compostos saturados nãodão reações de adição.

a) Combustão – Os alcanos, sendo aque-cidos em presença do ar, entram emcombustão:

CH4 + 2 O 2 CO2 + 2 H2O

C7H16 + 11 O2 7 CO2 + 8 H2O

12 volumes 15 volumes

54

Química Aplicada

∆

————

b) "Cracking" – Os alcanos, sendo aque-cidos em ausência do ar, sofrem umadecomposição chamada "cracking",que consiste na ruptura da cadeiacarbonada, originando alcanos e alce-nos com menor número de átomos decarbono.

O "cracking"é de grande importância naindústria petrolífera, pois permite transformaros termos superiores (de pequena aplicaçãoindustrial) em termos inferiores, de grandeaplicação industrial.

Craqueamento: preferência pelos alcanos →que vão resultar em olefinas.

C20H42 C10H22 + C8H16 + C2H4eicosano decano octeno eteno

OcorrênciasOs alcanos gasosos são encontrados no gás

natural e no petróleo, ( o metano é encontradoainda em minas de carvão, gás dos pântanos egás de iluminação): os líquidos, nos petróle-os; os sólidos, na ozocerite e nos petróleos.

AlcenosConceitoOs alcenos, antigamente denominados

“olefinas”, são hidrocarbonetos acíclicos nãosaturados, portadores de uma ligação dupla.

Os mais simples alcenos, de cadeia nãoramificada, são:

CH2 CH2 ou C2H4 etenoCH2 CH — CH3 ou C3H6 propeno

C4H8 butenoC5H10 penteno

Formam uma progressão aritmética, cujoprimeiro termo é C2H4 e cuja razão é CH2. Afórmula genérica é CnH2n.

PropriedadesOs termos inferiores são gasosos: os mé-

dios, líquidos; os superiores, sólidos.São insolúveis na água, solúveis no álcool

e mais solúveis no éter. A solubilidade dimi-nui com o aumento da cadeia.

Os pontos de ebulição, de fusão e a densi-dade crescem com o aumento da cadeia.

São compostos que entram facilmente emreação, devido à presença de ligação dupla.

——————

OcorrênciaOs alcenos se formam na destilação e cra-

queamento do petróleo, bem com na destila-ção seca de produtos orgânicos, como madei-ra e hulha.

AlcinosConceitoSão compostos formados única e exclusi-

vamente por carbono e hidrogênio, possuido-res de cadeia aberta e apresentando ligação tri-pla entre dois átomos de carbono.

Os mais simples de cadeia não ramificada são:CH CH ou C2H2 etino ou acetilênioCH C — CH3 ou C3H4 propino

C4H6 butinoC5H8 pentino

Formam uma progressão aritmética cujoprimeiro termo é C2H2 e cuja razão é CH2.Correspondem a fórmula genética CnH2n – 2.

Fórmula Geral: CnH2n – 2

Hidrocarbonetos AlicíclicosConceitoOs hidrocarbonetos alicíclicos, também di-

tos cicloalifáticos, são hidrocarbonetos cíclicosnão possuidores de núcleo benzênico. Os ciclosde 5 e 6 átomos de carbono são conhecidos comonaftênicos devido ao sua faixa de destilação.Ocupam lugar de relevada importância no quetange aos ácidos carboxílicos naftênicos.

DivisãoSão divididos em ciclanos, ciclenos e

ciclinos. Os ciclanos só possuem ligação sim-ples, os ciclenos uma ligação dupla, os ciclinosuma ligação tripla.

CiclanosConceitoOs ciclanos são hidrocarbonetos de cadeia

fechada que contêm apenas ligações simplesentre os átomos de carbono.

Exemplos:

C3H6 C4H8 C5H10

Química Aplicada

55

A sua fórmula geral é a mesma dos alcenos,com o mesmo número de átomos de carbono:

CnH2n

CiclenosConceitoSão hidrocarbonetos cíclicos, não aromáti-

cos, que contêm pelo menos uma dupla ligação.Exemplos:

C3H4 C4H6

A sua fórmula geral é a mesma dos alcinos,com o mesmo número de átomos de carbono:

CnH2n – 2

CiclinosConceitoSão hidrocarbonetos cíclicos que contém

pelo menos uma ligação.Exemplos:

C3H2 C5H6

A sua fórmula geral é:

CnH2n – 4

PropriedadesAs propriedades físicas dos ciclano, cicle-

nos e ciclinos são análogoas às dos alcanos,alcenos e alcinos, pois os hidrocarbonetosalicíclicos muito se assemelham aos hidrocar-bonetos acíclicos.

Quimicamente, porém, os ciclanos comtrês ou quatro carbono, devido à sua pequenaestabilidade, se comportam à semelhança dosalcenos, dando rações de adição, com rupturado núcleo.

dibromo-1-3 propano Os ciclanos e núcleos maiores, devido à

maior estabilidade, se comportam à semelhan-ça dos alcanos, dando reações de substituição,sem ruptura do núcleo.

monobromo-ciclo-pentano

OcorrêniaOs hidrocarbonetos alicíclicos são encon-

trados nos petróleos.

Hidrocarbonetos AromáticosConceitoSão hidrocarbonetos cíclicos possuidores

do chamado núcleo benzênico, isto é, núcleoformado por seis átomos de carbono possuin-do cada átomo de carbono uma valência dis-ponível e, portanto, com as outras três ocupa-das no núcleo. O núcleo benzênico é repre-sentado por:

ou

ou

BenzenoO mais simples hidrocarboneto aromáti-

co é o benzeno de fórmula molecular C6H6. Érepresentado por:

ou

O benzeno é encontrado nos petróleos eno alcatrão de hulha.

56

Química AplicadaOutros exemplos:

Exemplos de: Asfalteno de petróleo iraquiano.

Aromáticos

C6H6 C7H8 C10H8

Benzeno metil benzeno (tolueno) naftaleno

Ocorrência de HCOs hidrocarbonetos são encontrados, prin-

cipalmente, nos petróleos e seus derivados (ga-solina, óleo diesel, G.L.P. etc), no alcatrão dahulha, etc.

Observação: G.L.P. significa – gás liqüefeitodo petróleo.

Nomenclatura dos hidrocarbonetosNomenclatura das substâncias orgânicas1. Nomenclatura oficial – é regulada peloscongressos e comissões da I.U.P.A.C.(International Union of Pure and ApliedChemistry). A nomenclatura oficial deve in-dicar os seguintes fatos:

a) O número de átomos de carbono nasubstância.

b) Se há e onde estão localizadas as du-plas e triplas ligações na cadeia.

c) Se há e onde estão localizadas as ra-mificações na cadeia.

d) A função a que pertence a substância.

2. Nomenclatura dos Alcanos – o sufixocaracterístico do nome dos ALCANOSé ANO. Os quatro primeiros da sérierecebem prefixos especiais para desig-nar o número de átomos de carbono,em sua molécula.

Na ordem do número de átomos de carbo-no, temos: MET, ET, PROP e BUT. Os HCseguintes recebem prefixos numerais gregoscorrespondentes ao número de átomos de car-bono; PENT, HEX, HEPT, OCT, etc.

Exemplos:

CH4 metano

C2H6 etano

C3H8 propano

C4H10 butano

Química Aplicada

57

C5H12 pentano

C6H14 hexano

C7H16 heptano

C8H18 octano

3. Alcanos ramificados:(CH3)3 CH metil propano

CH3CH(CH3) CH2CH3 metil butano

CH3CH(CH3) CH(CH3) CH3dimetil 2,3 butano

CH3CH2CH(C2H5)CH2CH3 etil pentano

4. Nomenclatura dos Alcenos – o sufixo ca-racterístico é ENO e os prefixos, os mesmoque os usados para os alcanos.

Exemplos:C2H4 eteno

C3H6 propeno

C4H8 buteno 1

C4H8 buteno 2

C5H10 penteno 1

C5H10 penteno 2

5. Alcenos ramificados:

C4H8 metil propeno

58

Química AplicadaC5H10 metil 2 bueno 1

C6H12 metil 4 penteno 2

6. Nomenclatura dos Alcinos – o sufixocaraterístico é INO e os prefixos, os mesmosdos alcanos e alcenos.

Exemplos:C2H2 etino ou acetileno

C3H4 propino

C4H6 butino 1

C4H6 butino 2

C5H8 pentino 2

7. Alcinos ramifiados:(CH3)2 CHCCH metil butino

CH3CH2CH(CH3) CCH metil 3 pentino 1

8. Nomenclatura dos Alcadienos – o sufixoserá DIENO, seguido de números que indicama posição das duplas ligações, e os prefixos,os mesmos usados nos HC já estudados.

Exemplos:C3H4 propadieno

C4H6 butadieno 1, 2

C4H6 butadieno 1, 3 ou eriteno

C5H8 metil 2butadieno 1,3

ou

isopreno

9. Nomenclatura dos Ciclanos – semelhanteà dos alcanos, antecedida da palavra ciclo.

Exemplos:C3H6 ciclo propano

C4H8 ciclo butano

Química Aplicada

59

C5H10 ciclo pentano

C4H8 metil ciclo propano

C6H12 dimetil 1, 2 ciclo butano

10. Nomenclatura dos Ciclenos – semelhanteà dos alcenos, antecedida do ciclo.

Exemplos:C3H4 ciclo propeno

C4H6 ciclo buteno

C5H8 ciclo penteno

C4H6 metil 1 ciclo buteno

11. Nomenclatura dos Ciclinos – semelhanteà dos alcinos, antecedida de ciclo.

Exemplos:C3H2 ciclo propino

C4H4 ciclo butino

C6H8 dimetil 2, 3 ciclobutino

12. Nomenclatura dos Hidrocarbonetos Aro-máticos – para os homólogos de benzeno, anomenclatura deriva do benzeno e para os de-mais são dados nomes específicos.

Exemplos:

ou

C6H6 benzeno

C7H8 metil benzeno ou tolueno

Orto hidroxi metil benzeno (ortocresol)

60

Química AplicadaC8H10 1, 2 dimetil benzeno ou orto-

dimetil benzeno ou orto xileno

C8H10 1, 3 dimetil benzeno ou meta-dimetil benzeno ou meta xileno

C8H10 1, 4 dimetil benzeno ou para-dimetil benzeno ou para xileno

C8H10 etil benzeno

C10H8 naftaleno

C14H10 antraceno

C11H10 metil naftaleno

Posições no núcleo

1 – ORTO o.2 – META m.

3 – PARA p.

1 – α

2 – β

Radicais derivados de hidrocarbonetosPor retirada de H de hidrocarbonetos

acíclicos, obtêm-se radicais denominadosalcoílas, e de hidrocarbonetos aromáticos ob-têm-se arilas:

Exemplos:CH4 – metano CH3 (metila)

C2H6 – etano C2H5 (etila)

C4H10 – butano

propila oun-propila

sec-propila

C3H8 – propano

terc-butil

iso-butila

n-butila

sec-butila

C2H4 - eteno etenila ou vinila

Exemplos de arilas:

C6H6 benzeno fenila

C7H8 metil benzeno ou toluenobenzila

ou

Química Aplicada

61

p-toluila

o-toluila

m-toluil

2.2 Derivados HalogenadosSão compostos constituídos por carbono,

hidrogênio e halogênio (F, Cl, Br ou I). Emoutras palavras, são compostos derivados doshidrocarbonetos pela substituição de um oumais átomos e H por um ou mais átomos dehalogênio.

Exemplos:

cloro metanocloreto de metila

cloro etenocloreto de vinila

iodo benzenoiodeto de fenila

Podem ser representados pela fórmulageral:

R – Xonde: X – halogênio

R – alcoíla ou arilaPodem ser chamados de halogenetos de

alcoíla (quando R = alcoíla) ou de arila (quan-do R = arila).

São geralmente obtidos pela reação dehidrocarboneto com halogênios (halogenação):

2

2

2

alcano X derivado mono halogenado HXalceno X derivado di halogenado

HC aromático X halogeneto de arila HX

+ → − ++ → −

+ → +

Derivados halogenados importantes

Dicloro diflúor metano(freon, gás de geladeiras)

Tetraflúor eteno(dá origem ao teflon, um plástico)

Tricloro metano(clorofórmico anestésico)

cloro 2 butadieno 1, 3(cloropreno, dá origem a uma borracha

sintética)

Nomenclatura dos Derivados Halogenados1. Oficial: dá-se o nome do halogênio (nu-

merando-o se for o caso), seguido donome do NC correspondente.

2. Vulgar: dá-se o nome do halogênio,com o sufixo ETO, seguido do nomedo radical ao qual se prende.ExemplosCH3F 1. flúor metano

2. fluoreto de metila

C2H5Cl 1.cloro etano2.cloreto de etila

62

Química Aplicada

C4H9Cl 1. cloro 2 butano2. cloreto de sec-butila

C4H9I 1. iodo 1 butano2. iodeto de butila

C3H7I 1. Iodo 2 propano2. iodeto de sec-propila

C3H7Br 1. Bromo 1 propano2. brometo de propila

C4H9Cl 1. cloro 1 metil propano2. cloreto de iso-propila

C2H5F 1. fluor benzeno2. fluoreto de fenila

C2H3Cl 1. cloro eteno 2. cloreto de vinila (ou etenila)

C5H11Cl 1. cloro dimetil propano2. cloreto de iso-butila

C7H7Br 1. bromo 3 metil benzeno2. para-bromotolueno

C7H7Cl 1. cloro tolueno2. cloreto de benzila

C7H7Br 1. bromo 1 metil benzeno2. orto-bromo tolueno

Funções oxigenadasAs substâncias orgânicas que contém oxi-

gênio estão grupadas em funções, as mais im-portantes das quais são: álcoois, fenóis, éteres,aldeídos, cetonas, ácidos carboxílicos e ésteres.Existem outras funções oxigenadas de menorimportância, como por exemplo: anidridos,sais de ácidos carboxílicos, enóis, cetenas, etc.

Os compostos oxigenados na forma deácidos carboxílicos, fenóis, cresóis e ésteres,aparecem principalmente nas frações maispesadas do petróleo.

São, quase sempre, responsáveis por for-mação de gomas (polímeros), corrosividade,odor e acidez nas frações do petróleo.

Alguns possuem estrutura complexa epolinucleares.

Dentre as funções oxigenadas, estudare-mos os álcoois, éteres, aldeídos, cetonas, áci-dos carboxílicos, ésteres, fenóis, no que dizrespeito a sua fórmula geral e nomenclatura.

ÁLCOOIS: São compostos orgânicos queapresentam o grupamento funcional hidroxila(–O–H) ligada diretamente a C saturado.

São utilizados como combustíveis esolventes.

Apresentam a fórmula geral:R – OH

Química Aplicada

63

Os álcoois podem ser classificados em:a) Álcool primário – OH ligada a C pri-

mário.b) Álcool secundário – OH ligada a C se-

cundário.c) Álcool terciário – OH ligada a C ter-

ciário.

Dependendo do número de (–OH) podemser mono, di, tri, poli-alcoóis,

Exemplos:

álcool etílico (etanol)

propenol

metanol

álcool benzílico

glicerina (propanotriol)

glicol (etanodiol)

Fenóis: São substâncias que apresentamo grupamento funcional hidroxila (–O –H) li-gado diretamente a um núcleo benzênico.

Apresentam a fórmula geral:Ar – OH

Exemplos:orto cresol

meta cresol para cresol

α - naftol β - naftol

Os fenóis e cresóis podem ser utilizadoscomo desinfetantes e em sínteses orgânicas.

Podem ser extraídos das soluções orgâni-cas por reação com álcalis, formando osfenolatos, e estes podem ser neutralizados comácidos inorgânicos, regenerando os fenóis.

Exemplo:C6H5OH + NaOH C6H5ONa + H2O2 C6H5ONa + H2SO4 2 C6H5OH + Na2SO4

Na indústria do petróleo, os fenóis, cresóise naftóis devem ser separados das correntes deH. C. e dos despejos hidricos.

fenol

São corrosivos e possuem odor forte e ca-racterístico.

Éteres: São compostos orgânicos queapresentam dois radiciais alcoílas ou arilas li-gados a um átomo de oxigênio.

São utilizados como solventes e, em al-guns casos, como anestésicos. O éter etílico(comercialmente denominado de éter sulfúri-co), devido a seu baixo poro de ebulição, podeser utilizado como combustível ignitor de al-guns tipos de equipamentos industriais. Tam-bém pode ser utilizado como agente secante edesemulsificante.

Apresentam fórmula geral:

R – O – R’ onde R e R’, alcoílas ou arilas

Exemplos:

éter etílico

éter metílico

64

Química Aplicadaéter metilfenílico furano

Aldeídos: são compostos derivados dosálcoois primários por oxidação parcial.

Apresentam a fórmula geral:

O principal aldeído é o metanal ou aldeídofórmico. Pode ser utilizado na fabricação deplásticos ou como conservador de peçasanatômicas.

metanal

Exemplos:

ben-aldeído

etanol etanal

oxidação

Cetonas: São compostos derivados dos ál-coois secundários por oxidação parcial.


R e R’ são alcoílas ou arilas

A principal cetona é a propanona (aceto-na), utilizada como solvente, secante, desemul-sificante.

Exemplos:

oxidação

defenilcetonametil fenil cetona

propanona (acetona)

Ácidos carboxílicos: São compostos comcarboxila ligadas alquila ou arila. São deno-minados também de carboxilácidos.

Derivam dos aldeídos por oxidação:

aldeído acético acido acético

São utilizados na indústria alimentícia, nassínteses orgânicas, nas fabricações de tintas ecomo ponto de partida para obtenção dos plás-ticos acrílicos. Comportam-se com semelhan-ça aos ácidos inorgânicos. Na indústria do pe-tróleo, são responsáveis pelo grau de acidez(índice de acidez) orgânica. Tanto os ácidoscarboxílicos como os seus sais são corrosivos.

Apresentam fórmula geral:

R – COOH ou

Exemplos:

ácido propenóico ou ácido acrílico

ácido oxálico

ácido benzóico

ácido fórmico

Os ácidos dos ciclanos são conhecidos naindústria de petróleo como ácidos naftênicos,por se concentrarem na fração do petróleo de-nominada de nafta.

As estruturas predominantes no petró-leo são as do ciclopentano e ciclo-hexano.Possuem, quase sempre, 1, 2 ou 3 ramifica-ções parafínicas. Mas podem ocorrer, também,

Química Aplicada

65

formando 2 ou mais anéis isolados, conjuga-dos ou condensados. São nassíveis de saponi-ficação e emulsificantes. São corrosivos, prin-cipalmente na faixa de 200°C a 280°C, sem apresença de água. Isto os torna indesejáveisnas correntes de derivados do petróleo.

ciclano isolado

ciclano isolado por parafina

ciclano conjungado

ciclano condensado

Os ácidos carboxílicos reagem com osalcalis formando os respectivos sais:

Ésteres: São derivados dos ácidos carbo-xílicos por substituição do hidrogênio da car-boxila por radical alcoíla ou arila. Geralmenteresultam da reação de um ácido com álcool(esterificação).


R – COO – R' ou

Reação de esterificação:

ácido acético etanol etanoato de atila

Exemplos:

benzoato de etila

acetato de metila

Os ésteres sofrem hidrólise ácida ou básica.Quando ácida, produzem ácido e álcool

(inverso de eterificação).

éster ácido álcool

Quando básica, produzem sal e álcool. Estareação recebe o nome particular de saponifica-ção. Na indústria do petróleo, podem ocasionaremulsões e espuma nos despejos hídricos.

Nomenclatura dos compostos oxigenadosNomenclatura dos álcoois

1. nome do HC + OL2. ÁLCOOL + nome do radicalExemplos:CH3OH 1.Metanol

2. álcool metílico

C2H5OH 1. Etanol2. álcool etílico

66

Química Aplicada

Nomenclatura dos Fenóis1. HIDRÓXI + nome do HC (pouco usada)2. Nomes vulgares

Exemplos:1. hidroxi benzeno2. fenol

1. orto-hidróxi metil benzeno2. orto-cresol

1. meta-hidróxi metil benzeno2. meta-cresol

1. para-hidróxi benzeno2. para-cresol

1. para-di-hidróxi benzeno2. hidroquinona

C3H7OH 1. Propano 1 (Álcool primário) 2. Álcool propílico

C3H7OH 1. Propanol 2 (Álcool secundário) 2. Álcool isopropílico

C4H9OH 1. Butanol 22. álcool sec-butílico

C5H11OH 1. Metil 3 butanol 12. álcool isopentílico

C6H5CH2OH 1. Álcool benzílico

C2H4(OH)2 1. Etanodiol (diol) 2. Glicol

C3H5(OH)3 1. Propanotriol (triol) 2. Glicerina

CH3CHOH CH2CHOH CH3(diol) 1. Butanodiol 1, 3

Química Aplicada

67

1. α hidróxi naftaleno2. α naftol

1. β hidróxi naftaleno2. β naftol

Nomenclatura dos éteres1. nome do HC + OXI + nome do HC2. ÉTER + nome dos radicaisExemplos:C2H6O 1. Metóxi-metano

2. éter metílico

C3H8O 1. Metóxi-etano2. éter metil etílico

C4H10O 1. Metóxi-propano2. éter metil propílico

C4H10O 1. Etóxi-etano2. éter etílico

C6H5 OCH3 1. Metóxi-benzeno2. éter metilfenílico

C6H5OC6H5 1. Benzóxi-benzeno2. éter fenílico

Nomenclatura dos Aldeídos1. nome do HC + AL2. nomes tradicionaisH COH 1. Metanal

2. aldeído fórmico (folmaldeído)

CH3COH 1. Etanal2. aldeído acético (acetaldeído)

C2H5COH 1. Propanal2. aldeído propiônico

C3H7COH 1. Butanal2. aldeído butírico

C3H7COH 1. Metil propanal2. aldeído metil-propiônico

C4H9COH 1. Pentanal2. aldeído pentílico

68

Química AplicadaC6H5COH 1. Aldeído benzóico

(banzaldeído)

Nomenclatura das cetonas1. nome do HC + ONA2. nome dos radicais (R e R') + CETONAExemplos:

C2H6CO 1. Propanona2. dimetil cetona ou acetona

C3H8CO 1. Butanona2. metil etil cetona

C4H10CO 1. Pentanona 22. metil propil cetona

C4H10CO 1. Pentanona 32. dietil cetona

C5H13CO 1. Metil 3 pentanona 22. Metil sec-butil cetona

C6H5COH3 1. Metil fenil cetona

Nomenclatura dos ácidos carboxílicos1. nome do HC + ÓICO2. nomes vulgaresExemplos:

HCCOH 1. Metanóico2. ácido fórmico

CH3COOH 1. Etanóico2. ácido acético

C2H5COOH 1. Propanóico2. ácido propiônico

C3H7COOH 1. Butanóico2.ácido butírico

CH2CH COOH 1. Propenóico2. ácido acrílico

CH2CH(CH3)COOH1. Metil propenóico2. ácido metil acrílico

HOOC COOH 1. Etanodióico2. ácido oxálico

Química Aplicada

69

C6H5COOH ácido benzóico

C6H4 (COOH)2 ácido meta-ftálico

C6H4 (COOH)2 ácido para-ftálico

Nomenclatura dos ésteres1. nome do HC + ATO de (nome do radical)2. nome vulgar do ácido – ICO + ATO de

(nome do radical)Exemplos:HCOOCH3 1. Metanoato de metila

2 formiato de metila

CH3COOC2H5 1. Etanoato de etila2. acetato de etila

C2H3COOCH3 1. Propenoato de metila2. acrilato de metila

C6H5COOC2H5 benzoato de etila

Funções NitrogenadasAs substâncias orgânicas que contêm ni-

trogênio em sua molécula podem ser agrupa-das em quatro funções mais importantes quesão: aminas, amidas, nitrilas e isonitrilas. Exis-tem outras funções nitrogenadas de menor im-portância, tais como: iminas, imidas, nitrocom-postos, etc.

——

Os compostos nitrogenados apresentam-se no petróleo, quase totalmente, na forma or-gânica. Por serem termicamente estáveis, ten-dem a se concentrar nas frações mais pesadas.Podem, no entanto, transformar-se em NH3 e,neste caso, depositar-se no topo de torres naforma de sais de amônia. São oxidáveis, po-dendo ocasionar variação e cor nos produtosde petróleo.

São considerados venenos de catalisado-res. Normalmente se apresentam como piridi-nas, quinolinas e pirróis.

Aminas: Derivam de NH3 pela substitui-ção de um ou mais hidrogênios por uma alquilaou arila.

Apresentam as fórmulas gerais:

R — NH2 R — N — R’ R — N — R'

H R’amina primária amina secundária amina terciária

De acordo como número de grupamentosamino podem ser classificadas em monoaminas,diaminas, etc.

Exemplos:fenilamina (anilina)

dimetilamina

dietanolamina

pirrolidina

piridina

70

Química Aplicadaquinolina

As aminas possuem caráter básico acen-tuado. Isto lhes confere importância industrial,principalmente às dietanolaminas (DEA) edimetanolaminas (MEA) utilizadas na indús-tria do petróleo.

A DEA ou a MEA retêm por reação quí-mica o H2S e CO2 de derivados, por exemplo,GLP e gás combustível.

O H2S e CO2 retidos são liberados poraquecimento sendo a amina regenerada e, porprocesso específico, o H2S transformado emenxofre cristalizado.

(C2H4OH)2 NH + H2S (C2H4OH)2 NH2+ HS–

(C2H4OH)2 NH + CO2 + H2O (C2H4OH)2 NH2+ HCO3

–

Amidas: São substâncias derivadas dosácidos carboxílicos por substituição da hidro-xila da carboxila por radical amino.

Podem ser representadas pelas fórmulasgerais:

Amida amida mono-substituída

amida di-substituída

São utilizadas como solventes orgânicosou, no caso da carbamida, como fertilizante.

Exemplos:

Carbamida (uréia)

etanamida

———

———

Nitrilas: Derivam do HCN (H — C N)pela substituição do H por uma alquila ou arila.


R — CN → podem ser denominadascianeto de alcoíla ou arila.

Exemplos:benzonitrila (cianeto de fenila)

propano nitrila (cianeto de etila)

Isonitrilas:Derivam do HNC (H — H C) pela subs-

tituição de H por uma alquila ou arila.Apresentam fórmula geral:

R — NC → podem ser denominadascarbilaminas ou isocianetos

Exemplos:

isocianeto de metila isocianeto de etila (metilcarbilamina) (propano isonitrila)

Tanto as nitrilas quanto as isonitrilas po-dem, dependendo das condições, gerar os áci-dos correspondentes, sendo então corrosivas, tó-xicas e indesejáveis para a indústria do petróleo.

Nomenclatura dos compostos nitrogenadosNomenclatura das aminas

1. AMINO + nome e HC2. Nome(s) do(s) radical (s) + AMINAExemplos:

CH3NH2 1. Amino metano2. metil amina

Química Aplicada

71

C2H5NH2 1. Amino etano2. etil amina

CH3CH2CH2NH2 1. Amino 1 propano2. n-propil amina

CH3CH(NH2) CH3

1. Amino 2 propano2. sec-propil amina

NH2(CH2)3 NH21. Diamino 1, 3 propano2. trimetileno diamina

(CH3)2HN1. N-metil amino metano2. dimetil amina

(CH3)3N1. N,N-dimetil amino metano2. trimetil amina

C6H5NH2 1. Amino benzeno2. fenil amina (ou anilina)

Nomenclatura das Amidas1. nome do HC + AMIDA2. nome vulgar do ácido + AMIDA

Exemplos:HNONH2 1. Metanamida

2. formamida

CH3CONH2 1. Estanamida2. acetamida

C2H5CONH2 1. Propanamida2. propionamida

CH3CONHCH3 1. N-metil etanamida2. N-metil acetamida

CH3CON (CH3)21. N, N-dimetil2. N, N-dimetil acetanamida

C2H5CONH2 1. Benzamida

CO(NH2)2 1. carbamida ou uréia

Nomenclatura das Nitrilas1. nome do HC + NITRILA2. CIANETO DE (nome do radical)

72

Química AplicadaExemplos:CH3CN 1. Etano nitrila

2. cianeto de metila

C2H5CN 1. Propano nitrila2. cianeto de etila

CH3CH2 (CH3) CN1. Metil propano nitrila2. cianeto de sec-propila

CH2CH2CN1. Propeno nitrila2. cianeto de vinila ( ou de etenila)

C6H5CN cianeto de fenila

Nomenclatura das Isonitrilas1. nome do HC + ISONITRILA2. ISOCIANETO DE (nome do radical)Exemplos:CH3NC 1. Etano isonitrila

2. isocianeto de metila

C2H5NC 1. Propano isonitrila2. isocianeto de etila

CH3CH(CH3)NC1. Metil propano isonitrila2. isocianeto de sec-propila

CH2CH2NC 1. Propeno isso-nitrila2. isocianeto de vinila

Funções sulfuradasSão substâncias que contêm enxofre no

lugar do oxigênio os grupos funcionais. Sãodenominados de tio-compostos. Recebem no-mes particulares de mercaptans quandoapreentam a fórmula geral:

R — SHa) derivam dos alcoois

b) derivam do H2S (ácido ou gás sulfídrico)

Exemplos:

etanotiol (sulfeto ácido de etila)(etil mercaptan)

butanodiol (sulfeto ácido de butila)(butil mercaptan)

Podem também ser apresentados de acor-do com as seguintes fórmulas gerais:

R — S — R' R — S — S — R' sulfetos dissulfetosExemplos:

metil tio-metano tiofenodimetil sulfetosulfeto de dimetila

dietil disulfeto dissulfeto de dietila

Química Aplicada

73

Os compostos sulfurados sempre estãopresentes nos petróleos. Quando a concentra-ção de sulfurados é alta, o petróleo é denomi-nado de cru azedo. (0,05 ft3 e H2S em 100 ga-lões de petróleo)

O H2S tende a se concentrar nas fraçõesmais leves (GLP, Naftas) podendo sofrer oxi-dação do ar e passar a enxofre elementar.

Na faixa do GLP ao querosene, os com-postos sulfurados mais importantes são osalquil-mercaptans.

Nas frações mais pesadas, concentram-seos mercaptans aromáticos e os tiofenos. Estessão, normalmente, instáveis termicamente,transformando-se por craqueamento em HCmais leves, H2S e mercaptans.

Via de regra, os compostos sulfurados sãocorrosivos, envenenam os catalisadores, sãotóxicos e produzem, por combustão, SO2 e SO3altamente poluentes e irritantes.

À alta temperatura, no craqueamento oscompostos nitrogenados são mais corrosivosque os sulfurosos.

Nomenclatura dos compostos sulfuradosCompostos sulfurosos de baixa massa mo-

lar são mais corrosivos que os nitrogenados.

Tio álcoois1. nome do HC + TIOL2. SULFETO ÁCIDO DE (nome do radical)Exemplos:

CH3SH 1. Metanotiol2. sulfeto ácido e metila

C2H5SH 1. etanotiol2. sulfeto ácido de etila

CH3CH2CH2H1. propanotiol 12. sulfeto ácido de n-propila metil sódio

CH3CH(SH)CH31. propanotiol 22. sulfeto ácido de sec-propila

Tio Éteres1. nome do HC + TIO + nome do HC2. SULFETO DE (nome do radical)Exemplos:

CH3SCH3 1. metanotiometano2. sulfeto de metila

CH3SC2H5 1. metanotioetano2. sulfeto de metil-etila

C2H5SCH5 1. etanotioetano2. sulfeto de etila

CH3SC3H7 1. metanotiopropano2. sulfeto de metil n-propila

OrganometálicosSão compostos em que o metal se encon-

tra ligado diretamente ao carbono.Exemplos:

chumbo tetra etila (C T E)

74

Química Aplicada

chumbo tetra metila cloreto fenil magnésio (grignard)

Alguns compostos organometálicos sãoadicionados aos derivados de petróleo paramelhorar sua qualidade, por exemplo, anti-detonante (CTE na gasolina).

Normalmente, estes compostos são tóxi-cos devido aos metais pesados (Pb, V, Sb).

Os compostos metálicos existentes no pe-tróleo podem ser apresentados de duas formas:

a) inorgânica – normalmente eliminadospela dessalgação.

b) orgânica – normalmente se concentramnas frações mais pesadas na forma decomplexos denominados quelatos.

São responsáveis por envenenamento decatalisadores. São fundentes e prejudicam osmateriais refratários.

Para amenizar a atuação dos metais noscatalisadores, são adicionadas substâncias de-nominadas de passivadores de metais. Algunspassivadores são óxidos de metais pesadosinertes aos catalisadores. Exemplo: óxido deantimônio.

Sb2O5 ou Sb2O3

PolímerosSão compostos resultantes da poli-conden-

sação de certos compostos orgânicos.Exemplos:

cloreto de vinila policloreto de vinila

etileno polietileno

Nos derivados de petróleo de uma refina-ria, também ocorrem polimerizações. São po-límeros, na maioria, chamados de goma. Sãoprejudiciais, principalmente, nas faixas da ga-solina, querosene e diesel.

A goma é formada na gasolina devido àpresença de olefinas e diolefinas ou outroscompostos ativos. Basicamente, a seqüênciainicial das reações é a peroxidação. Para ini-bir estas reações, são adicionados anti-oxidan-tes, ou seja, inibidores de goma que retardam areação de oxidação dos compostos ativos.

Exemplos:

estireno peróxido de estireno não volátil

Ação do inibidor:

Combustões orgânicasComo foi visto anteriormente, as combus-

tões são, basicamente, reações entre umasubstância, denominada combustível, e ou-tra, o comburente, que, como regra geral, é ooxigênio do ar. As reações de combustãoocorrem com desprendimento de calor, o quefaz com que sejam aproveitadas como fontede energia.

O calor desprendido no processo de com-bustão, que representa a energia latente docombustível, é denominado calor de combustão.

O calor de combustão é medido tomando-se quantidades padronizadas do combustível.Dependendo do fato deste ser sólido, líquidoou gasoso, é denominado poder (ou potência)calorífico do combustível.

Para combustíveis sólidos ou líquidos, opoder calorífico é a quantidade de calor des-prendida pela combustão de um quilograma(1 kg) do combustível.

Para combustíveis gasosos, o podercalorífico corresponde ao calor desprendido nacombustão de um metro cúbico (1 m3) do com-bustível.

Química Aplicada

75

O poder calorífico é medido à pressão at-mosférica normal (1 atm ou 760 mm de H).

Assim, por exemplo, o poder caloríficodo hidrogênio (H2) é 34.100 kcal/kg ou3.070 kcal/m3, enquanto para o acetileno(C2H2) é 12.000 kcal/kg ou 13.950 kcal/m3.

Produtos de combustões orgânicasToda combustão de substância orgânica

produzirá sempre gás carbônico (CO2) e va-por d'água. Além destes produtos, quando ocombustível contiver enxofre, como, porexemplo, nos tióis, aparece o anidridosulfuroso (SO2). Um combustível orgânicosulfurado apresenta como inconveniente o fatodo SO2 formado ser corrosivo.

Como regra geral os compostos haloge-nados e nitrogenados não são combustíveis.

Quando nas combustões se emprega o aratmosférico como fonte de O2, aparecem, jun-to com os produtos da combustão, o nitrogênio(N) e o oxigênio O2 que estiver em excesso.

As equações das combustões de algunscompostos orgânicos podem equacionar-se demaneira geral, como nos exemplo baixo.

a) Combustão de alcanos

b) Combustão de alcenos

c) Combustão de alcinos

d) Combustão de mono-álcoois saturados:

Principais combustíveis orgânicosHidrocarbonetos – os hidrocarbonetos

derivados do petróleo constituem os principaiscombustíveis conhecidos. Assim, como com-bustível gasoso, temos o gás liqüefeito do pe-tróleo. (G.L.P.), que contém principalmentepropano e butano. As gasolinas, que contêmhidrocarbonetos com cinco a onze átomos decarbono na cadeia, constituem o principal com-bustível líquido. A eficiência da gasolina com-bustível é medida pelo índice de octanas, quecorresponde, aproximadamente, à porcenta-gem de iso-octano (2, 2, 4 trimetil-pentano)existente na gasolina.

Assim, uma gasolina de 100 octanas cor-responderia a 100% de iso-octano, o combus-tível padrão para motores à explosão interna.

O querosene (hidrocarbonetos com 11 a16 átomos de C), o óleo diesel (de 15 a 18átomos de C) são também importantes com-bustíveis líquidos extraídos dos petróleos.

Álcoois – entre os álcoois, os mais impor-tantes combustíveis são líquidos, o metanol(álcool metílico) e o etanol (álcool etílico).Ambos podem substituir as gasolinas nos mo-tores à explosão interna.

2.3 Constituintes do petróleoO petróleo cru é constituído por centenas

de diferentes substâncias químicas, do metanoao asfalto. Embora a maioria dos constituin-tes seja hidrocarboneto (83% a 87% em car-bono e 11% a 15% em hidrogênio), a análiseelementar mostra a presença de traços de ni-trogênio (0% a 0,5%), de enxofre (0% a 6%) ede oxigênio (0% a 3,5%).

Os hidrocarbonetos presentes no petróleovão desde o metano até compostos com maisde 60 átomos de carbono. Os elementos oxigê-nio, nitrogênio e enxofre, na forma de compos-tos orgânicos, podem aparecer complexadoscom metais. O enxofre pode também aparecerna forma inorgânica, H2S e S (enxofre elemen-tar). Normalmente, os hidrocarbonetos tendema se concentrar nas frações mais pesadas.

O petróleo deve ser separado em fraçõespara a sua utilização e melhor aproveitamen-to. A separação em frações, é chamada de re-fino, pode ser classificada como segue:

a) Separação física – serve de exemplo adestilação, estudada no Capítulo 1 e,também, a desasfaltação, uma extraçãoà solvente, o propano;

b) Transformações químicas – conversões– serve como exemplo, o craqueamen-to catalítico;

c) Acabamento – separação de impurezaspor processos físicos ou químicos. Porexemplo, a remoção de impurezas peladessalgação, tratamento merox e extra-ção dos compostos sulfurados comaminas.

O fluxograma apresentado na Figura 1exemplifica um sistema básico de refino.

76

Química Aplicada

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7.

Química Aplicada

77

O equipamento básico neste processo,além das dessalgadoras e fornos para aqueci-mento, é a torre de destilação, onde o cru temsuas frações separadas ao longo da torre, comofunção de suas temperaturas de ebulição à pres-são atmosférica. Desta forma, separam-se osgases residuais, como GLP, naftas leves e pe-sadas, querosene de aviação, querosene de ilu-minação, óleo diesel e resíduo atmosférico.

Esse resíduo é levado a outro forno e ou-tra torre, que opera a vácuo, sendo, então, des-tilado novamente e obtido o gás óleo. Em ge-ral, o rendimento dessas operações está na or-dem de 6% para o GLP, 25% de naftas (gaso-lina), 30% de óleo diesel e 30% de óleo com-bustível, ficando o restante para os derivados.

O craqueamento catalítico realiza a que-bra de moléculas maiores e mais pesadas emmoléculas menores, na faixa da gasolina. Acarga é o gasóleo obtido na destilação a vá-cuo. Os produtos do craqueamento, além danafta para mistura em gasolina, são o GLP,gases e gasóleo craqueado (é misturado ao óleocombustível para acertar sua viscosidade). Poresse processo, pode-se obter até 65% de naftade boa qualidade para compor gasolinas.

Quanto à composição em hidrocarbone-tos dos produtos de destilação do petróleo,pode-se, de forma genérica, dizer que:

G.L.P. Hidrocarbonetos de até 5 carbonosGasolina Hidrocarbonetos de 5 até 11carbonosQuerosene Hidrocarbonetos de 11 até 16 carbonosÓleo diesel Hidrocarbonetos de 15 até 18 carbonosÓleo combustível e outros Hidrocarbonetos acima de 17 carbonos

Os hidrocarbonetos presentes nos produ-tos de destilação do petróleo podem ser divi-didos em duas classes químicas, conformedescrito abaixo.

Compostos de cadeia aberta ou alifáticos;Compostos de cadeia fechada;Líquidos do gás natural

2.4 Compostos de cadeia aberta oualifáticos

O hidrocarboneto saturado (alifático ou decadeia aberta) mais simples é o metano, CH4.Na molécula do metano o átomo de carbonouso quatro orbitais híbridos, equivalentes sp3,para se ligar tetraedricamente a quatro átomosde hidrogênio. O metano, é o primeiro de umasérie de hidrocarbonetos chamados de alcanos,todos de fórmula geral CnH2n + 2. Cada carbo-no, em um alcano, liga-se tetraedricamente a (6) RUSSEL, J. B. Química geral. 2. ed. v. 2, Rio de Janeiro: Markron Books

do Brasil Editora Ltda, 1994.

quatro outros átomos, C ou H. As fórmulasestruturais dos três primeiros alcanos, metano(CH4), etano (C2H6) e propano (C3H8), são vis-tas na Figura 2. São mostrados, também, osmodelos “espaciais” referentes às moléculas.

Metano Etano

PropanoFigura 2. As estruturas dos três primeiros alcanos.

2.4.1 Série das Parafinas – CnH2n + 2Alcanos que não apresentam ramificações

nas cadeias são chamados normais, alcanosde cadeia linear, ou ainda, parafinas. São to-dos compostos apolares, encontrados no gás ecompreendem a maior fração de hidrocarbo-netos encontrada na maioria dos petróleos.Apresentam temperaturas de ebulição diferen-tes, como pode ser observado na Tabela 1 paraos dez primeiros alcanos normais, de maneiraque podem ser separados por destilaçãofracionada, de maior importância na refinaçãodo petróleo. O aumento dos pontos de ebuliçãocom o número de átomos de carbono dependedo aumento das forças de London no líquido.Os alcanos de cadeia aberta ou parafinas, ocor-rem, principalmente, nos crus de Ponca,Oklahoma, do Texas Oriental e de Bradford. Asparafinas ou alcanos alifáticos predominam namaioria das gasolinas automotivas.

Tabela 1. Os dez primeiros alcanos normais(6)

Metano CH4 CH4 –182 –161Etano C2H6 CH3CH3 –183 – 89Propano C3H8 CH3CH2CH3 –188 – 42Butano C4H10 CH3CH2CH2CH3 –138 – 1Pentano C5H12 CH3CH2 CH2CH2CH3 –130 36Hexano C6H14 CH3CH2CH2CH2CH2CH3 – 95 69Heptano C7H16 CH3CH2CH2CH2CH2 CH2CH3 – 91 98Octano C8H18 CH3CH2CH2CH2CH2 CH2CH2CH3 –57 126Nonano C9H20 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 – 50 151

Decano C10H22 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 – 30 174

Nome Fórmulamolecular Fórmula estrutural condensada

Pto.fusão

normal,oC

Pto.ebuliçãonormal,

oC

78

Química Aplicada

2.4.2 Série das Isoparafinas – CnH2n + 2Compostos com a cadeia ramificada, que

são muito desejáveis e, freqüentemente, pro-duzidos pela reforma catalítica, pela alquilaçãoe por isomerização. Os membros da série queocorrem naturalmente são os 2 e 3 metilpenta-nos (0,8 a 1,5% e 0,9%), 2,3-dimetilpentano e2-metilexano (1,2 a 1,3% e 1,3%), nos crus dePonca, Oklahoma, do Texas Oriental e deBradford, Oklahoma.

De acordo com o sistema da União Inter-nacional de Química Pura e Aplicada –IUPAC, os alcanos de cadeia ramificada sãodenominados identificando-se, primeiramen-te, a cadeia carbônica mais longa da molécu-la e usando-se, a seguir, o número de localiza-ção para indicar a posição dos grupos ou ca-deias laterais. Por exemplo, a cadeia mais lon-ga no composto abaixo é a de

quatro carbonos do butano. Pode-se ver que ogrupo metila está no segundo carbono e, por-tanto, o número de localização 2 participa donome 2-metilbutano. Os carbonos em umacadeia são numerados de maneira que o nú-mero de localização do nome seja o menorpossível. Desta forma, o composto não pode-ria ser chamado de 3-metilbuteno, como ocor-reria caso os carbonos fossem numerados co-meçando-se pela outra extremidade da cadeia.

Comentários AdicionaisObserve que os carbonos de uma cadeia

são sempre contados a partir de uma das ex-tremidades. A numeração é sempre iniciada apartir da ramificação mais próxima. Veja osexemplos.

Todas as fórmulas são 2-metilbutano.

Os grupos hidrocarbônicos (a exemplo dogrupo metila) derivados dos alcanos são cha-mados grupos alquila. Alguns destes gruposencontram-se na Tabela 2, com os respectivosnomes comuns e do sistema IUPAC.

Tabela 2. Alguns grupos alquilaGrupo

CH3 — Metila Metila

CH3 CH2 Etila Etila

Propila n-propila n significa “normal”cadeia linear

1-metiletila Isopropila iso = um grupo metilano penúltimo carbono

Butila n-butila

1-metilpropila sec-butila sec = de secundário = aoprimeiro carbono estãoligados outros dois carbonos

1,1-dimetiletila terc-butila terc = de terciário = aoprimeiro carbono estãoligados outros três carbonos

ComentáriosComumIUPAC

Isomeria de Cadeia = Os alcanos apre-sentam um tipo de isomeria estrutural conhe-cido como isomeria de cadeia. Dois alcanosque possuem a mesma fórmula molecular, masdiferem na ramificação de suas cadeias carbô-nicas são denominados isômeros de cadeia. Aisomeria de cadeia é possível quando a molé-cula possui quatro ou mais átomos de carbono.

Por exemplo, dois isômeros de fórmulamolecular C4H10 são:

Butano 2-metilpropano (n-butano) (isobutano)

É importante, contudo, observar que sãocompostos diferentes, com distintas temperatu-ras de ebulição, fusão, densidade, reatividade, etc.

Nos alcanos, o número de isômeros au-menta com o aumento da cadeia carbônica.Para a fórmula molecular C20H42, foi calcula-do 366.319 isômeros possíveis.

2.4.3 Série Olefínica-CnH2nUm hidrocarboneto saturado, cujas molé-

culas possuem esqueletos de cadeias carbônicasfechadas em anéis, é chamado de cicloalcano

Química Aplicada

79

(ou hidrocarboneto olefínico) e tem fórmulageral CnH2n. Cada carbono de um cicloalcanoliga-se tetraedricamente, ou aproximadamen-te isto, a dois outros carbonos e dois hidrogê-nios. A Tabela 3 apresenta as fórmulas estru-turais regulares e simplificadas dos quatro pri-meiros cicloalcanos. Observe que, à semelhan-ça do que ocorre como os alcanos, os nomesindicam o número de átomos de carbono decada molécula, adicionado apenas do prefixociclo, que indica a estrutura cíclica do com-posto carbônico.

Tabela 3. Alguns Hidrocarbonetos Olefínicosou Cicloalcanos

Fórmulamolecular

NomeIUPAC

Fórmulaestrutural

simplificadaFórmula

estrutural

C3H6 Ciclopropano

C4H8 Ciclobutano

C5H10 Ciclopentano

C6H12 Ciclohexano

Esta série está ausente do óleo cru ou suaconcentração é muito baixa. Os processos decraqueamento, entretanto, produzem grandesquantidades de olefinas. As olefinas possu-em propriedades antidetonantes melhores queas parafinas normais, mas têm propriedadesinferiores às parafinas muito ramificadas e àsdos aromáticos. A utilidade das olefinas nasmisturas é pequena em função de suareatividade química, pois podem polimerizar-se ou oxidar-se ao serem armazenadas. As ole-finas, entretanto, constituem a classe mais im-portante dos derivados químicos do petróleo,

útil na fabricação de outros produtos, atravésde diferentes processamentos e/ou conversões.Nas gasolinas craqueadas e nos produtos resi-duais, são encontrados muitos dos membrossuperiores dessa série.

2.4.4 Propriedades dos HidrocarbonetosSaturados

Os alcanos e cicloalcanos são compostosnão-polares usados como solventes para ou-tras substâncias não polares, como matéria-prima na indústria para a síntese de outroscompostos orgânicos, e como combustíveis.São, geralmente, menos densos do que aágua e apresentam pontos de fusão e de ebu-lição que tendem a aumentar com o pesomolecular (Tabela 1). Isômeros constituídos demoléculas mais compactas (com forças deLondon mais fracas) em geral se fundem e fer-vem a temperaturas mais baixas do que osisômeros de cadeias mais extensas.

À temperatura ambiente, os alcanos fre-qüentemente não reagem com ácidos, bases,agentes oxidantes ou redutores. Os alcanos, en-tretanto, reagem com agentes oxidantes pode-rosos, como o O2 (em altas temperaturas, nacombustão), F2 e Cl2. Os cicloalcanos sãoigualmente não reativos, com exceção do ci-clo propano (C3H6) e o ciclobutano (C4H8), quetendem a sofrer reações em que a cadeiacarbônica é aberta.

Os hidrocarbonetos saturados são encon-trados no gás natural e no petróleo. O gás na-tural é composto, principalmente, de metano,mas contém algum etano e ainda outros hidro-carbonetos de baixa temperatura de ebulição.O metano é produzido pela decomposição deanimais e plantas nos pântanos e por isso foichamado de gás do pântano. Forma-se, tam-bém, na decomposição do lixo caseiro e resídu-os das fazendas; atualmente, tecnologias estãosendo desenvolvidas para a exploração destasfontes potenciais de combustíveis valiosos.

2.4.5 Reações dos Hidrocarbonetos SaturadosOs hidrocarbonetos saturados são, geral-

mente, muito pouco reativos. Queimam quan-do em excesso de ar ou em oxigênio, produ-zindo água e dióxido de carbono:

CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(g)

∆ HO = –802 kJ.mol–1

80

Química AplicadaLimitando-se a quantidade de oxigênio,

forma-se o monóxido de carbono e menos calor:

CH4(g) + 3/2O2(g) CO(g) + 2 H2O(g)

∆ HO = –519 kJ.mol–1

Utilizando-se ainda menos oxigênio, há aformação de carbono, sob a forma de fuligemou negro de fumo:

CH4(g) + O2(g) C(s) + 2 H2O(g)

∆ HO. = –409 kJ.mol–1

Os alcanos e cicloalcanos reagem com oshalogênios, produzindo misturas de vários hi-drocarbonetos halogenados. Por exemplo, ometano reage com o cloro gasoso, a tempera-turas elevadas ou em presença de luz, forman-do os seguintes compostos: CH3Cl, CH2Cl2,CHCl3 e CCl4.

Os cicloalcanos sofrem certas reações deabertura do anel.

Um exemplo é a hidrogenação catalíticado ciclopropano em presença de níquel. Re-presentando a molécula do ciclopropano

por , esta reação pode ser mostradacomo:

ciclopropano propano

2.5 Hidrocarbonetos insaturadosHidrocarbonetos insaturados são aqueles

cujas moléculas possuem uma ou mais liga-ções múltiplas. Incluem os alcenos e alcinos.

2.5.1 Os AlcenosSão hidrocarbonetos que possuem ligação

dupla carbono-carbono e, de maneira idênticaaos cicloalcanos, apresentam a fórmula geralCnH2n. O alceno mais simples é o eteno (no-menclatura IUPAC), chamado também deetileno.

Eteno (etileno)

——

A dupla ligação carbono-carbono, em to-dos os alcenos, é semelhante àquela do eteno.Os alcenos são denominados tomando-se onome do alcano correspondente e substituin-do-se o sufixo ano por eno e, quando necessá-rio, empregando-se um número para localizaro “início” da dupla ligação. Os carbonos sãonumerados de modo tal que esse número sejao menor possível. Exemplo:

CH3 — CH2 — CH2 — CH CH2

1 penteno e não 4 penteno

2.5.2 Os AlcinosHidrocarbonetos com uma tripla ligação

em suas moléculas são chamados de alcinos epossuem fórmula geral CnH2n – 2. O alcino maissimples é o etino (nomenclatura IUPAC),comumente denominado de acetileno

H — C C — H Etino (acetileno)

A Tabela 4 apresenta os nomes e as estru-turas de alguns alcinos. Os alcinos são deno-minados da mesma maneira que os alcenos,apenas empregando-se o sufixo ino em vez deeno, de acordo com a IUPAC.

2.5.3 Propriedades dos HidrocarbonetosInsaturados

Os alcenos e alcinos são compostos não-polares ou levemente polares que, semelhanteaos alcanos, apresentam temperaturas de fu-são e ebulição que aumentam com a massamolar. Estes compostos, entretanto, diferente-mente dos alcanos, são bastante reativos qui-micamente.

Não existem fontes naturais importantesde hidrocarbonetos insaturados. Os alcenos sãoobtidos industrialmente como produtos de re-finação do petróleo. Os alcenos podem ser sin-tetizados por meio de reações de eliminaçãoem que dois átomos ou grupos, em carbonosadjacentes de uma cadeia saturada, são remo-vidos simultaneamente, deixando uma duplaligação. Assim, cloreteno, quando aquecidocom uma solução de hidróxido de potássio emetanol, reage formando o eteno (etileno).

cloreteno eteno

———

Química Aplicada

81

———

——

Etino (acetileno) pode ser preparado pelaadição de água ao carbeto de cálcio.

CaC2(s) + 2 H2O H — C C — H(g) + Ca2+(aq) + 2OH–

(aq)

Etino (acetileno)

2.5.4 Reações dos Hidrocarbonetos InsaturadosUm alceno, em geral, deve sua reatividade

à presença de sua ligação π. Um eletrófilo, umátomo ou grupo de átomos ávido por elétrons,pode romper esta ligação π. Assim, bromo, porexemplo, reage com o propeno formando 1,2-dibromopropano, conforme reação abaixo:

propeno 1,2-dibromopropano

Esta reação é chamada de adição. Diz-seque o bromo adiciona-se à dupla ligação. Aadição do hidrogênio a um alceno fornece umalcano.H2 + CH2 CH — CH3 CH3 — CH2 — CH3

propeno propano

Ácidos de halogênios, como o ácido clo-rídrico, também adicionam-se às duplas liga-ções, por exemplo:

Propeno 2-cloropropano

2.6 Compostos de cadeia fechada2.6.1 Série Naftênica, CnH2n

Esta série, cuja fórmula coincide com adas olefinas, tem seus membros completamen-te saturados. É a segunda série mais abundan-te, na maior parte dos crus. Seus membros sãoo metilciclopentano (0,95%, 1,3% e 0,5%) ,cicloexano (0,78%, 0,66% e 0,64%),dimetilciclopentanos (1,75%, 2,0% e 1,0%) emetilcicloexano (1,8%, 2,4% e 2,0%), nos óle-os crus de Ponca, Oklahoma, do Texas Orientale de Bradford, Oklahoma. Estes naftenos pre-dominam na maioria dos gasóleos e dos óleoslubrificantes de todos os tipos de petróleo. Tam-bém estão presentes nos produtos residuais.

2.6.2 Série Aromática ou benzênicaOs hidrocarbonetos aromáticos constitu-

em um tipo especial de hidrocarbonetos insa-turados. O exemplo mais conhecido de umhidrocarboneto aromático é o benzeno.

O benzeno – C6H6 – é uma moléculacíclica que, de acordo com a teoria da ligaçãopela valência, é descrita como um híbrido deressonância.

A fórmula estrutural do benzeno é, algu-mas vezes, abreviada como:

Ou, ainda, pode ser apresentada confor-me estrutura abaixo.

O hexágono representa a cadeia sigma damolécula, e o círculo, os elétrons deslocalizadosπ. Todos os hidrocarbonetos aromáticos maissimples contêm o anel benzênico como partede sua estrutura molecular.

Os hidrogênios, em uma molécula debenzeno podem ser substituídos por gruposalquila, dando origem ao metilbenzeno outolueno. Há, também, a possibilidade da adi-ção de dois grupos alquila, originando trêscompostos, conforme segue:

Outro tipo de hidrocarboneto aromáticopossui anéis benzênicos condensados. O exem-plo mais simples de tais compostos é onaftaleno (antitraças)

Misturas de hidrocarbonetos aromáticospodem ser obtidas do alcatrão da hulha sepa-radas por destilação fracionada. Atualmente,a maior parte do benzeno, tolueno e xileno éobtida quimicamente a partir dos alcanos dopetróleo.

O hexano é aquecido a 400ºC, com platinacomo catalisador, produzindo o benzeno. Esteé um processo que, na indústria de refino, rece-be a denominação de reforma catalítica.

82

Química AplicadaAs quantidades de aromáticos presentes

na maioria dos petróleos é pequena. Na maio-ria das vezes, eles são obtidos no processa-mento químico e, como as olefinas, têm boaqualidade antidetonante.

Os petróleos crus caracterizam-se pelavariabilidade de composição e devem ser ca-racterizados antes da refinação. No decorrerdos anos, consolidou-se a divisão dos crus emtrês “bases”:

1. Base Parafínica: são óleos constituídosprincipalmente por compostos de ca-deia aberta, que fornecem, por destila-ção, a gasolina de baixa octanagem eóleos lubrificantes de excelente quali-dade, porém cerosos.

2. Intermediária: são os crus que contêmgrande quantidade de compostos para-fínicos e naftênicos e fornecem gasoli-nas de tipo médio e óleos lubrifican-tes. Nesse óleos, encontram-se ceras easfalto.

3. Base Naftênica: esses crus contêm ele-vada porcentagem de compostoscíclicos (naftênicos) e fornecem gaso-lina de octanagem relativamente eleva-da. As frações de óleos lubrificantesdevem ser refinadas a solventes. O as-falto está presente.

Os produtos do petróleo foram, há muito,divididas em frações comercializáveis obtidaspelo fracionamento nas operações de refino.É uma divisão pelas faixas de ebulição. Naverdade, a separação natural que ocorre quan-do o petróleo deixa as jazidas, em gás naturale cru, está baseada no mesmo princípio. Asfrações da refinaria podem ser classificadas,esquematicamente, da seguinte forma:

Gasolina natural e gás naturalGLPDestilados levesGasolinas automotivas, naftas, combustível

de jato, querosene e óleos combustíveis leves.Destilados médiosÓleos combustíveis médios, óleo diesel e

gasóleo.Destilados pesadosÓleos minerais pesados, óleo de flotação

pesado, ceras, óleos lubrificantes.ResíduosÓleos lubrificantes, óleos combustíveis,

petrolato, óleos impermeabilizantes, asfaltose coque.

Gás natural – ocorre em acumulações sub-terrâneas, em reservatórios porosos, comou sem petróleo. É composto, principalmente,de hidrocarbonetos da série parafínica, dometano ao pentano, dióxido de carbono, ni-trogênio e, às vezes, hélio, quando aparecemos hidrocarbonetos insaturados. Os produtosmais importantes obtidos do gás natural são ocombustível, gasolina natural, o GLP, o negrode fumo, o hélio, o hidrogênio e derivados pe-troquímicos.

Líquidos do gás natural – A gasolina ex-traída do gás natural é diferenciada da gasoli-na de destilação pelo qualitativo natural ouleve. A gasolina recuperada do gás natural ébastante volátil, apropriada para misturas noscombustíveis automotivos. As usinas de ga-solina natural estão produzindo, por isomeri-zação, grandes quantidades de isobutano eisopentano puros para alquilação com olefi-nas leves, como buteno, para o fornecimentode gasolina alquilada.

Gases de craqueamento ou refinaria – ogás natural não tem hidrocarbonetos insatura-dos e hidrogênio; estes compostos estão pre-sentes, contudo, nos gases de craqueamentodas refinarias. Em virtude das grandes quanti-dades de hidrocarbonetos insaturados, e, por-tanto, quimicamente reativos produzidos nosprocessos de craquemanto, a indústria do pe-tróleo está desenvolvendo uma linha de sínte-se. Os hidrocarbonetos olefínicos destes ga-ses craqueados são usados para a fabricaçãode gasolina polimerizada ou alquilada, de an-ticongelantes, de derivados petroquímicos, deexplosivos, de solventes, de artigos medicinais,de fumigantes, resinas, borrachas sintéticas emuitos outros produtos. Quando o teor de ole-finas não é suficiente, elas são fabricadas peladesidrogenação das parafinas.

Gases liqüefeitos de petróleo (GLP) – oshidrocarbonetos leves, como o propano e obutano, que são produzidos como subprodutosda gasolina natural, com ampla utilizaçãocomo gás de petróleo “engarrafado”, para usodoméstico e para aquecimento e como gás decidade; também são usados como combustí-vel, em casos especiais (tratores de fazendas eoutros, caminhões, ônibus). Uma quantidadecrescente está sendo usada na fabricação deprodutos petroquímicos. Parte do gás é usadacomo fonte de energia para transporte. O GLP

Química Aplicada

83

é competitivo com muitos tipos de combustí-vel em uso atualmente. O gás engarrafado éusado em muitas áreas rurais – afastadas dosdutos distribuidores de gás – para cozinha, ilu-minação, aquecimento de água e refrigeração.

Produtos de refinaçãoPrecursores petroquímicos – São subs-

tâncias convertidas a partir do gás natural, dogás de craqueamento, do GLP e de frações decadeia fechada. Para distinguir e acentuar a im-portância crescente do acetileno, das olefinase dos aromáticos na obtenção dos petroquími-cos, estes compostos estão sendo designadoscomo “precursores” dos intermediários quelevam aos produtos acabados e comercializa-dos. Estes precursores ou são convertidos qui-micamente, a partir de materiais do petróleonatural bruto, ou são isolados de frações decraqueamento. Os principais precursores são:acetileno, eteno, propeno, buteno, benzeno,tolueno, xileno e naftaleno.

As fontes de petróleo e de carvão dos pre-cursores aromáticos das substâncias petroquí-micas aparecem na Figura 3, juntamente comas suas respectivas relações (Figura 4). A pro-dução a partir do petróleo está aumentando ra-pidamente. As reações típicas para a conversãode cargas apropriadas a benzeno são:

Figura 3 – Fluxograma da produção do eteno e do propeno a partir do gás de refinaria.(5)

CO

MPR

ESSÃ

O, P

UR

IFIC

AÇÃO

E F

RAC

ION

AMEN

TO

PIRÓLISE

ABSORÇÃO

HIDROGENAÇÃO

Gás de refinaria 5.300 kg/h

Nafta leve destilada

GLP propano1.605 barris/dia

Etano reciclado

Nafta levedestilada

Gás de reforma2.000 kg/h

Etano reciclado

Gás residual5.560 kg/h

Eteno 7.580 kg/h

Propeno parapolimerização catalítica1.768 barris/dia

Gás de reforma emexcesso 1.350 kg/hHidrocarbonetos em C4para adição à gasolina1.193 barris/dia

Óleo combustível70 barris/dia

cicloexanosubstituído

benzeno

Desidrogenação

+

Aromatização

metil ciclopentano benzeno

84

Química Aplicada

Figura 4 – Relações entre os percursores do gás natural, das frações de petróleo e do carvão.(5)

GÁS NATURAL

PETRÓLEO

CARVÃOMINERAL

Buteno

Negro de fumo

Acetaldeído

Acrilonitrila

Cloreto de vinila

Benzeno

Xileno

Naftaleno

Coque

Propeno

Eteno

Metano

Acetileno

Anidrido itálico

Ácido benzoico

Benzaldeído

Fenol

Anidrido maleico

Butadieno

Polipropileno

Álcool isopropilico

Etibenzeno

Álcool metílico

Álcool etílico

Óxido de eteno

Tolueno

O tolueno, há muito, é feito de matérias-pri-mas petrolíferas, existindo em quantidades re-cuperáveis em certos tipos de óleo. A maior par-te, no entanto, é feita pela desidrogenação da naftacomo mostra a seguinte reação típica:

Desidrogenação:

C6H11CH3 C6H5CH3 + H2 (conversão de 80%)

Qualquer tolueno em excesso é desmeti-lado a benzeno ou usado para elevar o númerode octanas da gasolina.

O naftaleno com o benzeno foi feito peladesalquilação catalítica de uma corrente pesa-da de reforma a 1200ºF psi (649ºC), com umcatalisador de Cr2O3 e Al2C3, durante um tem-po de exposição de 10 s. O naftaleno é maispuro que o produto corrente proveniente doalcatrão da hulha.

Destilados leves(5) – Compreendem asnaftas e óleos refinados, a gasolina de avia-ção, a gasolina de automóveis, os solventesdo petróleo e o querosene para jatos. A gasoli-na encabeça a lista como o mais importanteentre os produtos do petróleo. Com o advento

dos motores com alta taxa de compressão, tor-nou-se comum a tendência de o combustíveldetonar violentamente (bater pino) (o que se deve,segundo se pensa, à auto-ignição de parte da car-ga comprimida na frente da chama). O númerode octanas é igual à percentagem de isooctana(2,2,4-trimetilpentano) numa mistura comheptano normal, que, como amostra de combus-tível, tem as mesmas características de detona-ção que a gasolina em questão. A gasolina deaviação, com um número de octana igual a 100ou maior, é composta por um terço de derivadosalquilados do isobutano de olefinas gasosas, mis-turado com gasolina cataliticamente craqueadae destilados apropriados do óleo cru.

O termo nafta refere-se a qualquer produ-to leve tendo propriedades entre as da gasoli-na e as do querosene. As naftas são usadasextensamente como solventes industriais detintas, em lavagem a seco, e como matéria-prima para o eteno. Nos aviões a jato, usa-semais querosene que toda a gasolina de avia-ção usada em outras aeronaves. O querosenetambém é usado como combustível e comoiluminante. Os óleos leves combustíveis sãoempregados em fornalhas domésticas.

Química Aplicada

85

Aditivos dos produtos do petróleo(5) –As “diminutas” quantidades de produtosaditivos são de grande valor na melhoria dodesempenho dos produtos de petróleo em ge-ral, quando acrescentadas a gasolinas, aos des-tilados, aos óleos combustíveis, aos óleos lu-brificantes e aos fluidos de freio.

A gasolina sem chumbo deve ter maiorteor de componentes de alta octanagem e exi-ge maior reforma. Os aditivos organofosfora-dos, como os fosfodioatos e o fosfato detricresila, são modificadores de depósitos nacâmara de combustão e são aduzidos à maiorparte das gasolinas extracomercializadas.

Os antioxidantes (derivados do fenol,como 2,6-di-tert-butil-4-metilfenol) estabili-zam as diolefinas da gasolina e reduzem a for-mação de gomas. Os aditivos antiafogamentoaumentam de volume com o tempo frio e são,muitas vezes, agentes crioscópicos, como oálcool isopropílico. Entre os inibidores de cor-rosão, estão os sulfonatos de amônio.

Nos óleos diesel, é necessária, freqüente-mente, a presença de aditivos para aumentar onúmero de cetanas; usam-se nitratos de alquila.

Os aditivos dos óleos lubrificantes sãodialquilditiofosfatos de zinco, obtidos pela re-ação do pentassulfeto de fósforo com álcooise fenóis, seguida pela neutralização com óxi-do de zinco; inibem a corrosão e a oxidação eajudam a formação de um verniz, ou película,nos motores de combustão interna.

Destilados intermediários(5) – Incluem ogasóleo, o óleo de fornalha pesado (domésti-co), o óleo de craqueamento, o óleo diesel com-bustível, o óleo de absorção e destiladoscraqueados e reformados, para a obtenção degasolina de qualidade adequada.

Muitas vezes, misturam-se os destiladoscom alcatrão pesado para reduzir a viscosida-de do alcatrão, de modo que este possa sercomercializado como óleo combustível.

Algumas naftas pesadas especiais são usa-das para reduzir a viscosidade do asfalto, demodo que ele possa ser facilmente aplicadocomo óleo para revestimento de estradas; omaterial é conhecido como asfalto diluído.Antigamente, o gasóleo era pirolisado paraenriquecer o gás artificial; hoje a maior parteé usada como combustível ou craqueada emgasolina. O diesel combustível é um tipo es-pecial de gasóleo, que se tornou um materialimportante nos últimos anos. A viscosidadeapropriada do diesel combustível é essencial

e deve estar entre limites rígidos. Os destila-dos também podem ser usados como veículospara inseticidas.

Destilados pesados(5) – Fornecem os óle-os lubrificantes (que também são provenien-tes dos resíduos), os óleos pesados para diver-sos empregos e as parafinas. Os destilados pe-sados são também hidrocraqueados a combus-tíveis mais leves e a gasolina. A Society ofAutomotive Engineers (SAE) teve grande pa-pel na classificação dos óleos, mediante a in-trodução de um sistema numérico baseado naviscosidade e na modificação da viscosidadecom a temperatura (índice de viscosidade). Osensaios que envolvem a determinação do pontode fulgor, da viscosidade, do ponto de fluidez,da emulsionabilidade e da resistência à forma-ção de lamas são importantes para a determi-nação do emprego que deve ter o óleo. Nomelhoramento dos lubrificantes, a extração porsolvente e o tratamento químico são, há mui-to, operações importantes. O desempenho damaior parte dos lubrificantes é melhorado pelouso de aditivos como antioxidantes, detergen-tes, agentes para pressão muito alta, compos-tos antiespumantes, melhoradores do índice deviscosidade e agentes antiarranhantes. A pa-rafina refinada é amplamente utilizada na in-dústria, especialmente no tratamento do papel.A refinação pode ser feita pela separação emdiversas frações com intervalo estreito de fu-são, por transpiração e por cristalizações pro-gressivas. A parafina refinada é polida por umtratamento a ácido (sulfúrico) e percolaçãoatravés de um adsorvente, por exemplo, de umaargila, como a atapulgita.

Os resíduos incluem o asfalto, o óleo com-bustível residual, o coque e o petrolato. Sãoco-produtos ou resíduos, do processo normalde refinação. O coque de petróleo é usado co-mercialmente para a fabricação de eletrodos,na fabricação do carbeto de cálcio, em tintas ena indústria de cerâmica.

O asfalto é de grande importância, sendousado como material de pavimentação oucomo material para telhados, em estruturas àprova de água. As propriedades do asfalto po-dem ser marcadamente alteradas pelo aqueci-mento a alta temperatura e pela oxidação pro-vocada pela sopragem de ar. O material resul-tante, o asfalto oxidado, é mais viscoso e me-nos resiliente que o asfalto ordinário e ampla-mente usado em telhados como massa ligante.O asfalto muito duro é um tanto usado comoaglutinante de briquetes.

86

Química AplicadaAs graxas, que constituem um grande gru-

po de materiais diferentes, classificam-se emtrês divisões:

1. Misturas de óleo mineral e de lubrifi-cantes sólidos;

2. Misturas homogêneas de ceras, gordu-ras, óleos resinosos e piches;

3. Óleos minerais espessados a sabões.

Produtos petroquímicos – São derivadosdos produtos do petróleo e do gás natural, emquantidades crescentes. São exemplos o amo-níaco, o negro de fumo, o butadieno e oestireno, e mais diversos milhares de substân-cias químicas, inorgânicas e orgânicas de va-lor crescente.

Refinação(5)

A refinação dos produtos do petróleo e dosprodutos petroquímicos envolve dois ramosprincipais, as modificações físicas, ou opera-ções de separação, e as modificações quími-cas, ou conversões.

A princípio, a refinação envolvia a sepa-ração por destilação, que, por sua vez, com-preende as operações unitárias de escoamentode fluidos, de transferência de calor e de des-tilação. Estas separações puramente físicasforam, desde muito cedo, suplementadas pe-las conversões químicas no refino dos produ-tos de petróleo. Na pirolisação dos produtosdo petróleo, no processo conhecido industri-almente como craqueamento, as moléculaslongas são quebradas em moléculas mais cur-tas, convenientes para a nafta. Embora o cra-queamento, térmico ou catalítico, ainda seja amodificação química mais importante usadana indústria do petróleo, outras conversõesquímicas têm sido usadas em grande escala nosúltimos anos, para atender à demanda de me-lhor gasolina e de álcool, de acetona e de di-versas outras substâncias derivadas do petró-leo. Entre elas podemos citar a alquilação, aisomerização, a polimerização, a hidrogena-ção, a reforma catalítica e a desidrogenação.

Operação de separação – Uma refinariaconsiste em uma ou mais unidades, unidade dedestilação, que compreende: um forno, umcalefator de óleo, uma torre de fracionamen-to, retificadores a vapor, equipamento de tro-ca térmica, resfriadores e condensadores; tam-bores de acúmulo na unidade; agitadoresdescontínuos ou unidades a tanque fechado deoperação contínua, para tratar os produtos eremover compostos nocivos de enxofre e atribuir

aos produtos uma cor aceitável; filtros, tan-ques de homogeneização e mistura da carga;sistema de dutos para recepção do óleo cru;bombas para transferência dos óleos e paracarga e embarque dos produtos; tanques deestocagem do suprimento de óleo e dos pro-dutos acabados; sistema de recuperação devapor e diversos auxiliares. Deve-se incluir,também, uma usina para geração de vapor, e,possivelmente, de luz e eletricidade.

A separação do refino pode ser subdividi-da em operações unitárias usuais:

Destilação. Esta se classifica entre as maisimportantes das operações unitárias. Nestaoperação, a separação baseia-se na volatilida-de, e a corrente de processo pode ser separa-da, mediante a destilação, num componentemais volátil, “mais leve”, e num outro menosvolátil, “mais pesado”. As operações mais an-tigas de destilação descontínua foram quaseinteiramente superadas pelas de destilaçãocontínua. Os sistemas usados compreendem oaquecimento do óleo, mediante seu bombea-mento através de tubos colocados num forno,seguido pela vaporização numa coluna de fra-cionamento com diversas saídas laterais, quepossibilitam a retirada de frações com váriasfaixas de ebulição, os cortes ou produtos. Oresíduo do fundo da coluna pode ser sujeito àdestilação a vácuo ou a vapor. A Figura 1 éuma representação esquemática de um grupode refinação, mostrando a separação do óleocru nas diversas frações e o tratamento subse-qüente de cada fração. Os vários produtos sãoremovidos da torre de óleo cru, conforme oesquema. As frações de querosene e nafta con-têm pequenas frações de gasolina imperfeita-mente destilada, de volatilidade mais elevadaque a fração principal. A separação destas fra-ções é feita em retificadores (pequenas colu-nas contendo somente alguns pratos) median-te a sopragem de vapor de água. A gasolinavaporiza-se no topo do retificador e retorna àtorre de cru.

Em muitas aplicações da destilação paraseparar os produtos de petróleo, a diferença devolatilidade é muito baixa para ser prática e deveser realçada pela adição de um solvente oucarreador. A variedade de destilação em que seusa um solvente de volatilidade baixa para re-alçar a separação é denominada destilaçãoextrativa. Um exemplo é a separação entrebutenos e butano mediante o furfural. Quandose adiciona como carreador um solvente devolatilidade alta, a operação é denominada

Química Aplicada

87

destilação azeotrópica. Um exemplo de des-tilação azeotrópica é o da produção de toluenode elevada pureza mediante a metiletilcetonae, também, a destilação para se ter álcool anidro.

Refinação do petróleo(5)

Para aumentar a eficiência da destilação,usam-se bandejas de tela, ou bandejas de Linde.

A absorção é geralmente usada para se-parar os constituintes de elevado ponto de ebu-lição de outros componentes de um sistemade vapores e gases. Usualmente, o meio de ab-sorção é um gasóleo especial. A absorção éamplamente usada na recuperação da gasoli-na natural no gás de poço e nos vapores dostanques de estocagem. A absorção tambémleva à obtenção de hidrocarbonetos leves demuitos processos de refinação (craqueamen-to catalítico, hidrocraqueamento, coqueificação,etc.). O óleo solvente pode ser gasolina pesada,querosenes ou até óleos mais pesados. Os pro-dutos absorvidos são recuperados por fraciona-mento ou por retificação a vapor de água.

A adsorção é um processo usado quase como mesmo objetivo que a absorção; nos casos quemencionamos, a gasolina natural pode ser sepa-rada do gás natural por adsorção em carvão. Aadsorção também é usada para remover colora-ção indesejável de óleos lubrificantes, geralmen-te, mediante o emprego de argilas ativadas.

A filtração, após o resfriamento, é o mé-todo usual de remoção de parafina dos desti-lados. A mistura de parafina e de óleo aderen-te obtida na prensa de filtragem é congelada e,depois, deixada a aquecer lentamente; o óleoé exsudado da torta, o que purifica mais ainda aparafina. A filtração a contato envolve o uso deargila, e é o método comum de purificação dosóleos; simultaneamente, faz-se o descoramen-to (este é um fenômeno de adsorção). São usa-dos como solventes de desparafinação, opropano e a metiletilcetona (sigla inglesa MEK).

A cristalização é uma das mais antigasoperações de separação. Mediante a cristali-zação, a parafina pode ser removida do óleocru ou do óleo lubrificante, dando parafina cris-talina ou microcristalina de baixo teor de óleo.A cristalização também é aplicável à separa-ção do p-xileno de outros aromáticos em Cx,dando produto de alta pureza para a fabrica-ção do ácido tereftálico.

A extração envolve a remoção de um com-ponente de um líquido mediante a ação sol-vente seletiva de outro líquido. O procedimen-to de extração seletiva mediante solventes é

importante no refino subseqüente dos óleoslubrificantes. Outro exemplo é a produção debenzeno, de tolueno e de xilenos mediante aextração de petróleo especialmente processado.É possível remover de óleos lubrificantes, comeste processo, hidrocarbonetos de baixo índi-ce de viscosidade, suspensões instáveis e al-guns materiais corados. Em geral, a extraçãoé feita em contracorrente. Existem dois pro-blemas: obtenção de soluções em equilíbrio eseparação de duas fases imiscíveis. Um exem-plo, o da refinação extrativa de óleos lubrifi-cantes com o furfural, está ilustrado na Figu-ra. 5. O furfural é especialmente eficiente naremoção de substâncias coradas, de compos-tos de enxofre e de moléculas que contenhamoxigênio, presentes em óleos lubrificantes. AFigura 6 mostra um processo típico de refina-ção, a extração por solvente para um óleo lu-brificante. O óleo é misturado com o solvente,ou com os solventes, numa coluna do extrator.Quando se escolhe apropriadamente o solven-te, a mistura separa-se em duas camadas, umarica no solvente contendo as impurezas dissol-vidas (extrato), e a outra contendo pouco sol-vente e a maior parte do óleo desejado (refina-do). Este é constituído, em grande parte, porcompostos e ceras parafínicas. A desparafina-ção com propano ou com metiletilcetona é aoperação seguinte da separação seletiva porsolvente, na Figura 6. Algumas vezes, a desas-faltização é parte da seqüência (Figura 7).

O procedimento que aparece nas Figuras5 e 6 envolve as seguintes operações unitári-as, usando-se o furfural como solvente:

Extração do lubrificante em contracorrentecontínua com o furfural, em temperaturas en-tre 130 e 280ºF (54 e 138ºC), dependendo doóleo usado; operam trocadores de calor apro-priados.

Separação contínua entre o refinado e oextrato.

Recuperação do solvente (furfural) porevaporação a vácuo do refinado, isto é, do óleorefinado.

Retificação mediante destilação a vaporde pequenas quantidades de solvente remanes-centes no óleo refinado, obtendo-se furfuralúmido ou solução aquosa de furfural.

Recuperação do solvente (furfural) no ex-trato por destilações atmosféricas e sob pres-são, sendo a principal fração a de solventeúmido (furfural); o fracionamento deixa o resí-duo do solvente seco, pronto para ser reutilizado.

88

Química AplicadaRetificação a vapor de pequenas quanti-

dades de solvente no extrato, obtendo-se sol-vente úmido ou solução aquosa do solvente.

Indústrias de processos químicosRetificação final do solvente das soluções

aquosas reunidas; o produto de topo é resfria-do e o solvente é remetido ao fracionador.

Quando se usa o furfural como solvente,ele recircula pelo sistema no mínimo umas 15

Figura 5 – Fluxograma da refinação de óleo lubrificante por extração a furfural.(5)

Furfural dereposição

Óleolubrificante

para o refino

Extratolivre desolvente

Óleolubrificante

refinado

Torre de extraçãoem contracorrente

Aquecedor

Conexões docontrole detemperatura

Resfriador Furfural recuperado

Óleo (+ solvente)(Refinado)

Aquecedor

ResfriadorTambordeacúmulo

Vapo

r sup

eraq

.

Extrato (+ solvente) Troc. de calor Óleo purificado

Torre de flashdo óleo a vác.

Torre de flashdo extrato(1 atm)

AquecedorRetificadordo óleo avapor

Óleo maissolvente

Extrato

Torre

de

flash

do e

xtra

to

(Pre

ssão

2,7

atm

)

Regul.de pres.

Vapo

r sup

eraq

.

Tambor dedecantação

Vapor úmido do solvente

Ret

ifica

dor d

o ex

trato

a v

apor

Camadaaquosa

Água

do

furtu

ral

Tam

bor d

eac

úmul

o

Vapordeágua

Camada defurtural

Ext.

furtu

ral d

a ág

ua

Água

eflu

ente

Legenda:A = refinado e solvente. C = solvente saturado por água.B = extrato e água. D = água saturada por solvente.

Figura 6 – Processo típico de refinação a solvente, empregando furfural, com serapação entre o solvente e a água e recuperaçãodo solvente.(5)

SOLVENTE

ÓLEOAFLUENTE

EXTR

ATO

R

EVAP

. AVÁ

C.

RETIF

ICAD

OR

EVA

P.

EVAP

.PR

ES.

RETIF

ICAD

OR

FRAC

ION

ADO

R

RET

IFIC

ADO

R

REFINADO

EXTRATO

SolventerecuperadoA

Processo de refinação do solvente

B

Vapor deágua

Calefator

D

C

Sepa

rado

rVapor

Vapor deágua

Condensadores

Separaçãosolvente-água

Vapor deextração

Vapor

Água isentade solvente

vezes por dia, com uma perda muito pequena,inferior a 0,03%, do solvente recirculado.

Outros solventes freqüentemente usadossão o dióxido de enxofre líquido, o propano e oácido cresílico, o éter dicloroetílico, o fenol e onitrobenzeno. Os solventes são também ampla-mente usados na remoção de parafinas dos lu-brificantes e contribuem para abaixar o pontode fluidez. As Figuras. 5 e 8 apresentam aspurificações típicas de óleos lubrificantes.

Química Aplicada

89

Figura 7 – Exemplo de: Fluxograma da desasfaltização do óleo lubrificante.(5)

LegendaLinhas de líquidoLinhas de vapor

Vapor de água

AQUECEDOR

Vapordeágua

RETIFICADORES

H2OCONDENSADOR A JATOS

COMPRESSOR

FORNO

Vapor de água

TORRE DEDESASFALTIZAÇÃO

Vapor de água

Óleo crureduzido

Evaporação depropano

TAMBOR DEPROPANO

TAMBORDE FLASH

Vapor deágua

Condensador

Asfalto

Óleo desasfaLtizado

Linhas de líquidoLinhas de vapor

COND.ÁGUA

Figura 8 – Exemplo de: Desparafinação do óleo lubrificante.(5)

TAMBOR DEPROPANO A ALTATEMPERATURA

Óleoparafinado

AQUECEDOR

RESFRIADOR

TANQUE DESOLUÇÃOQUENTE

CONTACTOR

REFRIGE-RADOR

TANQUE DECARGA

Vap. abaixapres.

Vapora altapres.

E V A P O R A D O R E S D E P R O P A N O

TANQUE DEFILTRADO

FILTRO

Propano

Vap.

CONDENSADORCOMPRESSOR

COLETORTAMBOR DEPROPANO A BAIXATEMPERATURA

Vapor de propano

TANQUEDEPROPANOFRIO

Propano dereposição

CONDENSADORA JATOS

H2O

RETIFICADOR

RETIFICADOR

Parafina

VaporÓleodesparafinado

Vapor

Vap.

Processos de conversãoO petróleo oferece um campo tão fértil para

a síntese química, não só para nafta, mas tam-bém para petroquímicos, que é difícil listar to-dos os processos unitários ou as conversões quepodem ser aplicadas a esta matéria-prima. Atu-almente, “cerca de 70% do petróleo dos Esta-dos Unidos são sujeitos a um processamentode conversão”. É grande o volume de investi-gação realizado em torno destas transformações

químicas aplicadas às matérias químicas pe-trolíferas. Schmerling faz uma divisão em re-ações “na presença de catalisadores do tipo áci-do” e “reações que ocorrem termicamente ousão induzidas por peróxidos”. As primeirassão explicadas por mecanismos com íoncarbônico e as últimas mediante radicais li-vres. As seguintes são exemplos de algumasdas reações básicas importantes.

90

Química Aplicada1. Craqueamento ou pirólise (Figuras 9 até 15). Decomposição das grandes moléculas de

hidrocarbonetos em moléculas menores, pela ação do calor ou de catalisadores. São co-muns os catalisadores de zeólitos.(5)

C7H15 . C15H30 . C7H15 C7H16 + C6H12 : CH2 + C14H28 : CH2 Gasóleo pesado Gasolina Gasolina Óleo de reciclo

(antidetonante)

CONVERSORORTHOFLOW

REATOR

RETIFICADOR

Gás de chaminé

REGENERADOR

Calefatordo ar

Ar

SOPRADOR DE ARCarga virgem

de gasóleo

Vapor de água Óleo pesadode reciclo

Vaporde água Óleo leve

de reciclo

Vapor de água

RETIFICADOR DE ÓLEOLEVE DE RECICLO

Óleoenriquecido doabsorvedor

Líquido para aunidade derecuperação dogás

Vapor para aunidade derecuperação dogás

FRACIONADOR

Figura 9 – Exemplo de: Conversor de craqueamento catalítico. As áreas pontilhadas representam o catalisador virgem ouregenerado.

Figura 10 –Craqueadorcatalítico fluído.(5)

Química Aplicada

91

Hidrogênio reciclado

Reator

Recomposiçãode hidrogênio

Carga

Óleo reciclado

Gáscombustível

Óleo Diesel

Gasolina pesada

Gasolina leve

GLP

Figura 11 – Exemplo de: Fluxograma do hidrocraqueamento.

Cargade cru

topeado Aquecedor

Câmara de reação

Óle

o le

ve d

ocr

aque

amen

to

Óle

o pe

sado

do

craq

ueam

ento

Câmara de flash

Coluna defracionamento Retificador

Condensador

Água

Receptor

Resíduode óleo

combustível

Gás

Gasolinapara o

estabilizador

Destiladode fornalha

Figura 12 – Exemplo de: Unidade de craqueamento seletivo.

Carga depropano e

butanocondensados

Forno

Reciclagem

Torre

de

flash

do p

olim

etro

Sepa

rado

r

Condensador

Esta

biliz

ador

SeparadorRefervedor

Abso

rved

or

Resfriador

Torre

de

flash

Troc

ador

de

calo

r

Gás residual

Condensador

Ret

ifica

dor

Ref

erve

dor

Sepa

rado

r

Resfriador

Refervedor

Con

dens

ador Suspiro

Separador

Gasolina depolimerização

Alcatrão depirólise

Figura 13 – Exemplo de: Fluxograma para a gasolina por polimerização

92

Química Aplicada

PRÉ-FRACIONADOR

Gás leve150ºF PA

Carga de gasolina425ºF PACarga de platformer400ºF PA

Borras

AQUECEDORDA CARGA

COMBINADA

INTERA-QUECEDOR

REATORES

SEPARADOR DEPRODUTOS

Dostrocadores

Compressor Platformateestabilizado

Hidrogênio

Estabilizadordos voláteis

ESTABILIZADOR

Figura 14 – Exemplo de: Fluxograma do processo platforming.

ContactorTambor

retificador dacarga

Carga debutano ebutenos

Alcatrão

Retificadordo HF

Vaporde

água

Desisobutanizador Despropanizador

Propano

Torres de aluminaDesbutanizadorColuna de repassagem

Alquilato leve Alquilato pesadoButano

Figura 15 – Exemplo de: Fluxograma da alquilação a HF.

Química Aplicada

93

2. Polimerização: Reunião de moléculas análogas; reunião de olefinas leves.

3. Alquilação: União de uma olefina com um hidrocarboneto aromático ou parafínico.

Insaturado + isossaturado cadeia ramificada saturada. Por exemplo, alquilação catalítica:catalisador

4. Hidrogenação: Adição de hidrogênio a uma olefina.

94

Química Aplicada

6. Isomerização: Alteração da disposição dos átomos numa molécula, sem modificação donúmero de átomos.

7. Reforma ou aromatização: Conversão de naftas visando a obter produtos de maior núme-ro de octanas. É semelhante ao craqueamento, porém são utilizadas cargas mais voláteis.Os catalisadores contêm, em geral, rênio, platina ou cromo.

8. Esterificação e hidratação:C2H4 + H2SO4 C2H5O . HO . SO2 + (C2H5O)2 . SO2

C2H5O . HO . SO2 + (C2H5)2 O . SO2 + H2O H2SO4 dil. + C2H5OH + C2H5OC2H5

5. Hidrocraqueamento:

Craqueamento ou pirólise. O craqueamento (pirólise) é o processo de conversão de moléculasgrandes em moléculas menores pela aplicação de calor e/ou de catalisadores. Formam-se sempreolefinas. Há uma polimerização significativa destas moléculas menores, e forma-se também umacerta quantidade de carvão.

As reações, resumidas por Nelson, são:

Química Aplicada

95

“O processo de craqueamento”, de acor-do com Egloff, “é a maior força de conserva-ção desenvolvida na indústria do óleo”. O cra-queamento é de dois tipos: térmico ecatalítico. Nos dias primitivos do craquea-mento térmico, ou da reforma, a carga usadaera o gasóleo.

O craqueamento catalítico, ou reforma,tem a vantagem de produzir gasolina de altaqualidade a partir de quase qualquer óleo cru,num equipamento sujeito a controle cuidado-so e operado a pressão baixa e, por isso, a umcusto comparativamente menor.

Ver o quadro 1, que mostra os catalisado-res usados na reforma. Sachanen afirma que ocraqueamento catalítico tem as seguintes van-tagens sobre o craqueamento térmico:

1. Craqueamento mais seletivo e menornúmero de produtos terminais.

2. Maior isomerização de olefinas, não sónas ligações duplas, mas também nosesqueletos de carbono.

3. Maior controle de saturação dos laçosduplos.

4. Maior produção de aromáticos.5. Menor produção de diolefinas.6. Coque relativamente comercializável

com maior economia.7. Maior capacidade de tolerar cargas com

alto teor de enxofre.O processo catalítico a leito fluidizado

emprega um catalisador sólido finamente di-vidido, que se obtém pela aeração de um gelde alumina-sílica em pó. Este catalisador émantido constantemente, como se fosse umfluido, pela suspensão nos vapores reacionaisou no ar de regeneração. Para assegurar a uni-formidade da suspensão em todo o sistema, éindispensável um elevado grau de turbulência.Nestas circunstâncias, o catalisador sólido es-coa como um líquido e exerce uma pressãoanáloga. Em virtude da distribuição uniformedo catalisador e graças ao seu elevado calorespecífico em relação ao calor específico dosvapores reacionais, o sistema reacional podeser mantido a uma temperatura notavelmenteexata. A separação entre os gases e vapores,depois da reação e dos processos de regenera-ção, é realizada, em grande parte, medianteseparadores ciclônicos. Pelo craqueamento,formam-se coque e alcatrão sobre o catalisa-dor. Durante a parte de regeneração do ciclo,

Quadro 1 – Catalisadores usados na refinação(5)

Processo Tipo Milhões de Milhões delibras por ano dólares por ano

CraqueamentocatalíticoLeito fluido Alumina-sílica sobre base de zeólito 226,0 56,50Leito fluido Alumina-sílica e argila amorfas 14,0 2,30Leito móvel Zeólitos 27,2 9,50Leito móvel Amorfo 6,8 0,77Total 274,0 69,07

Reforma catalíticaSubstituição Monometálico 0,8 2,80Substituição Bimetálico 3,2 13,60Novo Bimetálico 1,0 4,30Novo Metais preciosos ... 9,60Total 5,0 30,30

HidrotratamentoSubstituição Cobalto-molibdênio, níquel-molibdênio 8,0 8,20Novo Níquel-tungstênio e areia 2,0 2,0Total 10,0 10,20

HidrocraqueamentoNovo e Substituição Metal nobre sobre suporte amorfo,

metal nobre e metal não nobre empeneiras moleculares ... 12,80

Alquilação Ácido sulfúrico 3.100,0* 39,00*Ácido fluorídrico 22,0 6,70

Total 3.122 45,70

Totais 3.411,0 168,07

A Figura 12 mostra o processo de craque-amento térmico seletivo. A carga é o óleotopeado ou reduzido, do qual foram retiradasas frações mais leves até o gasóleo, mediantedestilação prévia. (Figura 1) Este óleo topeadoé injetado numa torre de fracionamento, que éaquecida pelos vapores de um tambor de flash.A parte mais leve de carga é vaporizada, masnão há calor suficiente para levá-la até o topoda coluna. Estes vapores de óleo leve sãocondensados acima de uma bandeja de reten-ção e remetidos a um forno de aquecimento.A fração de óleo pesado da garga é removidapelo fundo da torre e também remetida ao for-no de aquecimento.

A reforma envolve o craqueamento e aisomerização. As gasolinas destiladas e asnaftas leves têm, usualmente, números de

queimam-se estes dois produtos com a inje-ção de ar. Os dois ciclos, de craqueamento ede regeneração, são contínuos.

O modelo de unidade craqueadora a ca-talisador fluidizado realiza a reação, separa-ção do catalisador, a regeneração e a circula-ção do catalisador num único conversor (Fi-guras. 8 e 10). O reator fica montado sobre oregenerador e a seção de separação do catali-sador fica localizada intermediariamente, demodo que o separador suporta o reator.

96

Química Aplicadaoctana muito baixos. Remetendo-se estas fra-ções a uma unidade de reformação e dando-lhes um ligeiro “craqueamento”, é possívelaumentar a respectiva octanagem. Esta melho-ria deve-se, provavelmente, à produção de ole-finas e à isomerização, na qual se formam com-postos com cadeia ramificada, que têm maio-res números de octana.

Reforma catalítica. Envolve a conversãode outros hidrocarbonetos a hidrocarbonetosaromáticos. Em virtude da elevada octanagemdos compostos aromáticos e da conveniênciaprática do processo, a reforma catalítica quasesubstitui completamente a reforma térmica.São usados como catalisadores a platina sobrealumina ou sobre sílica-alumína, e o óxido decromo sobre alumina.

Outro exemplo de reforma catalítica é oprocesso de reforma a platina (platforming)representado na Figura 14. Foi desenvolvidopela Universal Oil Products Co. como “um mé-todo industrial econômico de aumentar aoctanagem de gasolinas destiladas, naturais oude craqueamento térmico, e de produzir gran-des quantidades de benzeno, de tolueno, dexilenos e de outros hidrocarbonetos aromáti-cos destilados à indústria química e ao com-bustível de aviação”. O nome do processo pro-vém do fato de se usar um catalisador de Al2O3em leito fixo com 0,25% de platina.

As reações que ocorrem são, essencial-mente, as seguintes (Cq):

1. Isomerização dos alquilciclopentanos acicloexanos.

2. Desidrogenação dos cicloexanos e aro-máticos.

3. Desidrogenação das parafinas e aromá-ticos.

4. Hidrocraqueamento das parafinas enaftenos.

5. Hidrogenação das olefinas.6. Dessulfurização.Polimerização. O processo de polimeri-

zação converte os hidrocarbonetos gasosos co-produzidos no craqueamento em hidrocarbo-netos líquidos convenientes para combustíveisautomotivos e de aviação, de alta octanagem,e para petroquímicos. Os hidrocarbonetos ga-sosos das unidades de craqueamento, especi-almente as olefinas, são a base da polimeriza-ção. A seguinte equação é típica das reaçõesde polimerização. O propeno, o buteno normale o isobuteno são as olefinas usualmentepolimeralizadas na fase vapor.

Alquilação. A alquilação é um processoexotérmico e fundamentalmente semelhante àpolimerização; só diferem pelo fato de apenasuma parte da carga dever ser insaturada. Porisso, o produto alquilado não contém olefinase tem octanagem mais alta. Estes métodos sãobaseados na reatividade do carbono terciáriodo isobutano com as olefinas, como o propeno,os butenos e os pentenos. O alquilato obtido éuma mistura de isoparafinas saturadas estáveis,que destilam na faixa da gasolina, e é um com-ponente muito desejável de diversas gasolinasde alta octanagem.

A alquilação é realizada industrialmentecom dois catalisadores: fluoreto de hidrogê-nio e ácido sulfúrico. No fluxograma da Figu-ra 15, está ilustrada a alquilação como fluoretode hidrogênio líquido. O ácido pode ser reuti-lizado repetidamente e não existe problema derejeito ácido. O ácido fluorídrico anidro, quan-do impurificado, regenera-se facilmente peladestilação do alquilato pesado. A corrosão épequena e o isobutano separado é reciclado.Também ocorre alquilação na combinação deuma olefina ou um haleto de alquila com umhidrocarboneto aromático.

Hidrogenação. Uma hidrogenação suavede cargas que vão de naftas leves até óleos lu-brificantes é usada seletivamente para conver-ter o enxofre, o nitrogênio, o oxigênio, oshalogênios, as diolefinas e os acetilenos a for-mas menos perturbadoras. A hidrogenaçãopode ser usada em lugar da extração a solven-te, com furfural. O diisobuteno obtido pela po-limerização do isobuteno é freqüentemente hi-drogenado, para se ter um agente de misturamais conveniente ao uso em aviação.

Isomerização. Este processo de conversãotornou-se da maior importância no fornecimen-to do isobutano necessário para se ter alquilatocomo base para gasolina de aviação (veralquilação). A reação pode ser escrita:

Tratamento químico(5)

Para remover ou alterar as impurezas nosprodutos do petróleo e se ter um materialcomercializável, em geral, é necessário efetuar

Química Aplicada

97

um certo tratamento químico. Conforme o tra-tamento particular adotado, é possível conse-guir um ou mais dos seguintes objetivos:

1. Melhoramento da coloração.2. Melhoramento do cheiro.3. Remoção dos compostos de enxofre.4. Remoção de gomas, resinas e materiais

asfálticos.5. Melhoramento da estabilidade ao ar e

luz.Destes objetivos, a remoção do enxofre e

o melhoramento da estabilidade são os fatoresque determinam, em geral, o tratamento a serusado. Com a descoberta de que os conversorescatalíticos provocam a emissão de vapores deácido sulfúrico das descargas dos automóveis,desenvolveu-se certa pressão para eliminar oureduzir o enxofre dos combustíveis para mo-tores. O enxofre pode ser reduzido por: (1)hidrogenação (que também remove metais e onitrogênio). (2) tratamento com soda cáustica.(3) tratamento com soda cáustica mais um ca-talisador (Merox) e (4) tratamento cometanolaminas.

Diversos processos são disponíveis paraalterar o enxofre nocivo e, conseqüentemente,provocar a melhoria do odor. O tratamentodoctor era o método original de “adoçar” o óleoreduzindo-lhe o odor; ainda é o método de tes-tar a qualidade de outros tratamentos. O pro-cesso consiste em agitar o óleo com uma so-lução alcalina contendo plumbito de sódio e umapequena quantidade de enxofre. Os compostosde enxofre usualmente encontrados nos óleos sãomercaptanas. São eles que atribuem ao líquidoum cheiro desagradável e provocam corrosão.O tratamento doctor converte os mercaptans a dis-sulfetos.

2 RSH + Na2 PbO2 (RS)2 Pb + 2 NaOH

(RS)2Pb + S R2S2 + PbS

A oxidação dos mercaptans aos dissulfe-tos menos inconvenientes pode ser conseguidapor muitos agentes oxidantes, por exemplo,pelo oxigênio mais um catalisador, como ocloreto de cobre. A presença do enxofre podeprovocar aumento da corrosão e da poluição doar, e também pode diminuir a eficiência do chum-bo nos agentes antidetonantes. Os processos mo-dernos visam, por isso, remover os compostosque contêm enxofre.

Exercícios01. Sabendo-se que o alumínio, componenteda alumina, catalisador de craqueamento, pos-sui 13 prótons e número de massa 27, calculeo seu número de nêutrons e escreva seu sím-bolo indicando a posição correta do númerode massa e do número atômico.

02. Quando um átomo perde a neutralidadeelétrica ele passa a ser chamado de íon. Se onúmero de prótons identifica o tipo de átomo,ele pode variar quando um átomo se transfor-ma em íon? Caso a resposta seja negativa, in-dique o que deve acontecer para que um áto-mo transforme-se em íon.

03. Diga os elementos químicos que estão pre-sentes de forma preponderante nos seguintesmateriais:

a) aço d) transístorb) petróleo e) carvãoc) ar

04. Aponte as substâncias puras e as misturasna seguinte relação:

a) ferro d) petróleob) água e) gasolinac) ar f) aço

05. Qual a técnica usada para a separação demisturas homogêneas como as descritas napergunta anterior? Explique.

06. A gasolina comercializada nos postos deserviços contém um teor padrão de álcool de22% (volume/volume), permitido por lei. Oteste utilizado para verificar esse teor é feitoda seguinte maneira: em uma proveta de 100 cm3

adicionam-se 50 cm3 de gasolina, 50 cm3 deágua e agita-se. Formam-se duas fases distin-tas, ou seja uma fase superior de gasolina euma inferior de água mais álcool.

a) Explique o fato de haver a formaçãode duas fases e não três.

b) Qual o volume dessas duas fases?c) Como esse teste indica se a gasolina

vendida em um determinado posto con-tém mais álcool que o permitido?

07. Três frascos de vidro transparente, fecha-dos, têm formas e dimensões idênticas e con-têm, cada um, a mesma massa de líquidos di-ferentes. Um contém água, o outro clorofór-mio e o terceiro etanol. Os três líquidos são

98

Química Aplicadaincolores e não preenchem totalmente os fras-cos, os quais não têm nenhuma identificação.Sem abrir os frascos, como você faria paraidentificar as substâncias? A densidade decada um dos líquidos, à temperatura ambien-te é: d (água) = 1,0 g/cm3; d (clorofórmio) =1,4 g/cm3; d (etanol) 0,8 g/cm3.

08. Em um navio cargueiro, que estava trans-portando algumas toneladas de sal, houve umvazamento de óleo, contaminando toda a car-ga de sal. O que você faria para deixar o salnovamente em condições de uso?

09. Densidade ou massa específica, calor es-pecífico, temperatura de fusão, temperatura deebulição e solubilidade são características su-ficientes para identificar uma substância? De-fina substância.

10. O enferrujamento do ferro originando o fe-nômeno conhecido como corrosão, a queimado diesel para geração de energia, a injeção dehidróxido de cálcio em tratamento de água paraelevar o pH, bem como os tratamentos MEROXe DEA/MEA são considerados processos deconversão, isto é, transformações químicas oufísicas da matéria? Explique o porque de sua es-colha para cada uma das transformações acima.

11. Mencione as transformações químicas deimportância para o refino de petróleo e expli-que, em poucas palavras, cada uma delas.

12. Que tipo de ligação química é comumenteobservada em produtos do petróleo? Expliqueo porquê.

13. O carbonato de cálcio e o carbonato demagnésio são produtos de incrustação em tu-bulações e equipamentos de troca térmica.Estes compostos são iônicos, covalentes oumetálicos? Explique.

14. O aço é uma liga de ferro que contém ele-mentos traços ou elementos de liga como:crômio, cobalto, cobre, vanádio, níquel e al-guns outros dependendo do tipo de aço. Con-tém, também, o carbono que lhe confere durezae resistência mecânica. Descreva o tipo de liga-ção entre os metais e entre o ferro e o carbono.

15. Com base na teoria das bandas eletrônicascomo explicar a condutividade dos metais, opoder isolante dos não-metais (ametais) e asemicondutividade dos semimetais?

———

— —

— —

16. O que você entende por momento dipolar?Dos compostos listados escolha aqueles commomento dipolar diferente de zero.

Oa) H3C — C

OHb) HCl

H H

c) H — C — C — H

H H

17. Defina um eletrólito e dê exemplos.

18. O ácido sulfúrico (H2SO4) é um ácido forte.Quais os principais usos deste ácido forte emrefinarias de petróleo?

19. O Hidróxido de sódio, uma base forte, ébastante utilizado em uma refinaria de petró-leo. Cite seus principais usos.

20. Em uma refinaria de petróleo, qual a prin-cipal função dos seguintes sais:

a) AlCl3 – cloreto de alumínio;b) PbS – sulfeto de chumbo;c) NaS – sulfeto de sódio;d) Fe2(SO4)3 – sulfato férrico;e) Al2(SO4)3 – sulfato de alumínio

21. Em uma refinaria de petróleo a água deresfriamento é sempre um aspecto importantee de cuidadosa manutenção. Deve sempremanter determinados índices de qualidade parapermitir a adequada troca térmica. Dentro des-sa ótica, descreva o processo de incrustaçãoem equipamentos e sistemas de troca térmicado ponto de vista dos principais sais respon-sáveis por esse processo.

22. Dentre os compostos mencionados a seguir:a) CaO; b) ClO2 c) SO2

d) Al2O3 e) SiO2 f) H2O2

comentar sua função (ácido, base, sal, óxidoou peróxido) e identificar os processos ondeeles aparecem. Por exemplo: H2SO4 função:ácido; nome: ácido sulfúrico; processos ondeé encontrado: como catalisador nas reações deesterificação, hidratação e alcoilação catalítica,e uma das principais utilizações desse ácido éna correção de pH de efluentes alcalinos.

Química Aplicada

99

23. As reações químicas podem ser classifi-cadas segundo diversos critérios, entre os quaisos citados na seqüência. Descreva e dê exem-plos de cada um deles.

a) reações com liberação ou absorção decalor;

b) reações de adição ou síntese;c) reações de decomposição ou análise;d) reações de deslocamento ou simples

troca;e) reações de dupla troca ou permutação;f) reações de hidróliseg) reações de oxi-redução

24. Identifique o tipo de reação química queacontece em cada uma das equações abaixo:

a) CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(l)

b) 2 HCl (aq) + Ca(OH)2(aq) CaCl2(aq) + 2 H2O(l)

c) 2 H2CO3(aq) + MgO(s) Mg(HCO3) 2(s) + H2O(l)

Mg(HCO3) 2 (s) MgCO3 (s)

25. Escreva uma equação balanceada para acombustão completa do octano, C8H18, umcomponente típico dos hidrocarbonetos dagasolina, a dióxido de carbono e vapor de água.

26. O octano, C8H18, é uma das moléculas tí-picas encontradas na gasolina.

a) Calcule a massa molar do octano;b) Determine o número de moléculas de

octano em 1000 mL de octano de mas-sa 0,82 g.

27. Calcule a massa, em gramas, de uma mo-lécula de água. Determine o número de molé-culas de água em 1,0 g de água.

28. Foram adicionados 180 g de sulfato dealumínio – Al2(SO4)3 – utilizado comofloculante em sistemas de tratamento de água,obtendo-se uma solução de 10% em massa.Determinar a massa de Al2(SO4)3 dissolvida.

29. Foram dissolvidos 100 g de NaOH em 20 Lde efluente industrial com o objetivo de corri-gir o pH para a posterior floculação. Determi-ne a concentração da solução em g/L.

30. Foram adicionados 180 g de cloreto férrico– FeCl3 – utilizado como floculante em siste-mas de tratamento de água, em 50 litros deágua. Determine a concentração molar da so-lução.

∆

31. Explique o procedimento de titulação ácido –base e escolha um indicador para visualizar oprocedimento.

32. Para que servem os sistemas tamponantes?

33. A indústria tem muitas aplicações para osmetais, entretanto, é muito mais usual a utili-zação de ligas metálicas, pois elas concentramaspectos interessantes como dureza, resistên-cia mecânica, resistência à corrosão e outros.Nesse aspecto, a formação de compostos in-termetálicos tem fundamental importância.Explique como eles aparecem.

34. Fazendo uso do sistema IUPAC, dê o nomedos seguintes compostos:

a) C2H6 e) C10H22 h) C6H12b) C5H12 f) C3H6 i) C4H8c) C7H16 g) C5H10 h) C6H12d) CH4

35. Sabe-se que o petróleo, em geral, não apre-senta grande concentração de hidrocarbonetosaromáticos. Atualmente a maior parte dobenzeno, tolueno e xileno é obtida química-mente a partir dos alcanos do petróleo. Qual éo método de obtenção do benzeno?

36. Alguns compostos à base de parafinas sãoresponsáveis pelo aumento da viscosidade deóleos lubrificantes. A extração ou remoçãodesses compostos do petróleo mediante a açãode um solvente recebe uma denominação es-pecial. Qual é essa denominação, e qual o sol-vente atualmente mais utilizado?

37. Os hidrocarbonetos do petróleo são sepa-rados por destilação fracionada, resultando emgasolina como um dos produtos. A quantida-de de gasolina obtida por esse meio é muitopequena. De que forma a indústria de petróleopode aumentar a produção desse combustível.Explique sua resposta.

38. A aromatização converte um alcano emque tipo de composto? Para essa conversão,que tipo de catalisador é utilizado?

39. Você poderia supor o resultado da hidro-genação catalítica do ciclopropano em pre-sença de níquel?

40. Quais os hidrocarbonetos que, na indús-tria, são designados por naftenos?

100

Química Aplicada41. À luz da hidrogenação catalítica, quantosanéis contêm cada um dos seguintes hidrocar-bonetos aromáticos?

a) benzeno (C6H6) C6H12b) naftaleno (C10H8) C10H18c) tolueno (C7H8) C10H18d) antraceno (C14H10) C14H24

42. Durante a Segunda Guerra Mundial, as ne-cessidades de tolueno para a fabricação deTNT excederam consideravelmente os 100 a150 milhões de litros produzidos, anualmen-te, a partir de petróleo e elcatrão de hulha. Parasatisfazer esta procura, desenvolveram-se mé-todos de preparação de tolueno a partir de hi-drocarbonetos alifáticos do petróleo. Descre-va essa metodologia.

Anotações

Química Aplicada

101

Anexo

102

Química Aplicada

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Principios Éticos da PetrobrasA honestidade, a dignidade, o respeito, a lealdade, odecoro, o zelo, a eficácia e a consciência dos princípioséticos são os valores maiores que orientam a relação daPetrobras com seus empregados, clientes, concorrentes,parceiros, fornecedores, acionistas, Governo e demaissegmentos da sociedade.

A atuação da Companhia busca atingir níveis crescentesde competitividade e lucratividade, sem descuidar dabusca do bem comum, que é traduzido pela valorizaçãode seus empregados enquanto seres humanos, pelorespeito ao meio ambiente, pela observância às normasde segurança e por sua contribuição ao desenvolvimentonacional.

As informações veiculadas interna ou externamente pelaCompanhia devem ser verdadeiras, visando a umarelação de respeito e transparência com seusempregados e a sociedade.

A Petrobras considera que a vida particular dosempregados é um assunto pessoal, desde que asatividades deles não prejudiquem a imagem ou osinteresses da Companhia.

Na Petrobras, as decisões são pautadas no resultado dojulgamento, considerando a justiça, legalidade,competência e honestidade.

Apostila química aplicada (petrobras)

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