Transformaes Qumicas:Reconhecimento, Representao eModelos Explicativos

OrganizadoresMaria Eunice Ribeiro MarcondesMarcelo Giordan

Elaboradores

Isaura Maria Gonalves VidottiLuciane Hiromi AkahoshiMaria Eunice Ribeiro MarcondesYvone Mussa Esperidio

Qumica

1mdulo

Nome do Aluno

GOVERNO DO ESTADO DE SO PAULO

Governador: Geraldo Alckmin

Secretaria de Estado da Educao de So Paulo

Secretrio: Gabriel Benedito Issac Chalita

Coordenadoria de Estudos e Normas Pedaggicas CENP

Coordenadora: Sonia Maria Silva

UNIVERSIDADE DE SO PAULO

Reitor: Adolpho Jos Melfi

Pr-Reitora de Graduao

Sonia Teresinha de Sousa Penin

Pr-Reitor de Cultura e Extenso Universitria

Adilson Avansi Abreu

FUNDAO DE APOIO FACULDADE DE EDUCAO FAFE

Presidente do Conselho Curador: Selma Garrido Pimenta

Diretoria Administrativa: Anna Maria Pessoa de Carvalho

Diretoria Financeira: Slvia Luzia Frateschi Trivelato

PROGRAMA PR-UNIVERSITRIO

Coordenadora Geral: Eleny Mitrulis

Vice-coordenadora Geral: Sonia Maria Vanzella Castellar

Coordenadora Pedaggica: Helena Coharik Chamlian

Coordenadores de rea

Biologia:

Paulo Takeo Sano Lyria Mori

Fsica:

Maurcio Pietrocola Nobuko Ueta

Geografia:

Sonia Maria Vanzella Castellar Elvio Rodrigues Martins

Histria:

Ktia Maria Abud Raquel Glezer

Lngua Inglesa:

Anna Maria Carmagnani Walkyria Monte Mr

Lngua Portuguesa:

Maria Lcia Victrio de Oliveira Andrade Neide Luzia de Rezende Valdir Heitor Barzotto

Matemtica:

Antnio Carlos Brolezzi Elvia Mureb Sallum Martha S. Monteiro

Qumica:

Maria Eunice Ribeiro Marcondes Marcelo Giordan

Produo Editorial

Dreampix Comunicao

Reviso, diagramao, capa e projeto grfico: Andr Jun Nishizawa, Eduardo Higa Sokei, Jos Muniz Jr.Mariana Pimenta Coan, Mario Guimares Mucida e Wagner Shimabukuro

Cartas aoAluno

Caro aluno,

Com muita alegria, a Universidade de So Paulo, por meio de seus estudantese de seus professores, participa dessa parceria com a Secretaria de Estado daEducao, oferecendo a voc o que temos de melhor: conhecimento.

Conhecimento a chave para o desenvolvimento das pessoas e das naese freqentar o ensino superior a maneira mais efetiva de ampliar conhecimentosde forma sistemtica e de se preparar para uma profisso.

Ingressar numa universidade de reconhecida qualidade e gratuita o desejode tantos jovens como voc. Por isso, a USP, assim como outras universidadespblicas, possui um vestibular to concorrido. Para enfrentar tal concorrncia,muitos alunos do ensino mdio, inclusive os que estudam em escolas particularesde reconhecida qualidade, fazem cursinhos preparatrios, em geral de altocusto e inacessveis maioria dos alunos da escola pblica.

O presente programa oferece a voc a possibilidade de se preparar para enfrentarcom melhores condies um vestibular, retomando aspectos fundamentais daprogramao do ensino mdio. Espera-se, tambm, que essa reviso, orientadapor objetivos educacionais, o auxilie a perceber com clareza o desenvolvimentopessoal que adquiriu ao longo da educao bsica. Tomar posse da prpriaformao certamente lhe dar a segurana necessria para enfrentar qualquersituao de vida e de trabalho.

Enfrente com garra esse programa. Os prximos meses, at os exames emnovembro, exigiro de sua parte muita disciplina e estudo dirio. Os monitorese os professores da USP, em parceria com os professores de sua escola, estose dedicando muito para ajud-lo nessa travessia.

Em nome da comunidade USP, desejo-lhe, meu caro aluno, disposio e vigorpara o presente desafio.

Sonia Teresinha de Sousa Penin.

Pr-Reitora de Graduao.

Carta daPr-Reitoria de Graduao

Caro aluno,

Com a efetiva expanso e a crescente melhoria do ensino mdio estadual,os desafios vivenciados por todos os jovens matriculados nas escolas da redeestadual de ensino, no momento de ingressar nas universidades pblicas, vm seinserindo, ao longo dos anos, num contexto aparentemente contraditrio.

Se de um lado nota-se um gradual aumento no percentual dos jovens aprovadosnos exames vestibulares da Fuvest o que, indubitavelmente, comprova aqualidade dos estudos pblicos oferecidos , de outro mostra quo desiguaistm sido as condies apresentadas pelos alunos ao conclurem a ltima etapada educao bsica.

Diante dessa realidade, e com o objetivo de assegurar a esses alunos o patamarde formao bsica necessrio ao restabelecimento da igualdade de direitosdemandados pela continuidade de estudos em nvel superior, a Secretaria deEstado da Educao assumiu, em 2004, o compromisso de abrir, no programadenominado Pr-Universitrio, 5.000 vagas para alunos matriculados na terceirasrie do curso regular do ensino mdio. uma proposta de trabalho que buscaampliar e diversificar as oportunidades de aprendizagem de novos conhecimentose contedos de modo a instrumentalizar o aluno para uma efetiva insero nomundo acadmico. Tal proposta pedaggica buscar contemplar as diferentesdisciplinas do currculo do ensino mdio mediante material didtico especialmenteconstrudo para esse fim.

O Programa no s quer encorajar voc, aluno da escola pblica, a participardo exame seletivo de ingresso no ensino pblico superior, como espera seconstituir em um efetivo canal interativo entre a escola de ensino mdio ea universidade. Num processo de contribuies mtuas, rico e diversificadoem subsdios, essa parceria poder, no caso da estadual paulista, contribuirpara o aperfeioamento de seu currculo, organizao e formao de docentes.

Prof. Sonia Maria Silva

Coordenadora da Coordenadoria de Estudos e Normas Pedaggicas

Carta daSecretaria de Estado da Educao

A Qumica tem sido vista como vil por muitos dos segmentos sociais quea desconhecem. Enquanto cincia, ela contribui para compreendermos as pro-priedades dos materiais, suas transformaes e suas estruturas em um nvel deorganizao inacessvel aos nossos sentidos. J os qumicos, desempenhamum papel importante na construo do conhecimento sobre processos e pro-dutos que servem ao bem estar das pessoas. Alimentos, roupas, medicamen-tos, habitaes so alguns exemplos de segmentos da indstria e da agrope-curia, nos quais o conhecimento qumico fundamental.

fato tambm que os impactos causados pelas atividades humanas nomeio ambiente tm sido cada vez mais graves. O aumento do efeito estufa e areduo da camada de oznio so exemplos de atividades que dependem datransformao dos materiais. Ainda assim, a Qumica no a responsvel poresses fenmenos indesejveis. O conhecimento produzido pelos qumicos um dos instrumentos determinantes para aprofundar ou diminuir os impactoscausados pelas atividades humanas no meio ambiente. Saber aplicar essesconhecimentos a partir de critrios e valores definidos pela sociedade umdos principais instrumentos para tomar decises sobre o controle dessas ativi-dades e tambm para equacionar a complexa relao bem-estar social e meioambiente.

Os conhecimentos abordados nesse Programa fornecem uma viso geralda fenomenologia das transformaes qumicas, suas interpretaes em ter-mos de modelos microscpicos e suas representaes simblicas. Conheceras transformaes significa tambm saber utiliz-las para nosso prprio bem-estar. Assim, importante conhecer aspectos quantitativos das transforma-es para evitar desperdcios, utilizar racionalmente a energia envolvida noprocesso, controlar a rapidez da transformao e seu rendimento. Estudar aspropriedades das substncias e interpret-las em termos dos modelos de liga-o qumica tambm contribui para evitar riscos sade e contaminaoambiental e para compreender os processos de produo de novos materiais emedicamentos.

Defendemos o estudo da Qumica que no seja memorstico. Como alter-nativa, convidamos voc a compreender processos qumicos e estabelecerrelaes entre o conhecimento cientfico, suas aplicaes e implicaes soci-ais, econmicas, ambientais e polticas.

Apresentaoda rea

Apresentaodo mdulo

Este mdulo apresenta algumas idias sobre as transformaes qumicasimportantes para todo o estudo da Qumica. O conhecimento das transforma-es qumicas nos auxilia a compreender melhor muitos fatos do nosso dia-a-dia. Esse conhecimento tambm pode facilitar nossa atuao na sociedade,nos posicionando frente a questes sociais, pois podemos argumentar, tam-bm, com base no conhecimento cientfico.

Voc vai aprender como se pode reconhecer uma transformao qumica,atravs de evidncias perceptveis pelos nossos sentidos, ou pela caracterizaodos produtos atravs de suas propriedades como temperatura de fuso, de ebu-lio, densidade e solubilidade. Para caracterizar um produto necessrio separ-lo atravs de processos adequados. Voc vai aprender como separar uma subs-tncia por destilao, filtrao, decantao, evaporao e cristalizao.

Voc tambm vai estudar as relaes de massa existentes em uma trans-formao qumica, atravs das leis de Lavoisier e Proust.

Existe uma linguagem qumica que permite representar as substncias e astransformaes qumicas. Voc vai conhecer as frmulas qumicas e a lingua-gem das equaes qumicas.

Conhecer os fatos importante, porm, no suficiente para que possamosconstruir uma viso do mundo fsico. Nesse sentido, devemos buscar explica-es, construindo modelos capazes de explicar amplamente esses fatos.

So propostos questes e exerccios ao longo do texto para que voc vformando e ampliando seus conhecimentos. So apresentados tambm, exer-ccios complementares para que voc possa aplicar seu conhecimento em si-tuaes novas.

Esse mdulo composto por 6 unidades sobre as transformaes qumicas:

Unidade 1: reconhecimento das transformaes qumicas.

Unidade 2: como obter substncias puras a partir de misturas que as contm.

Unidade 3: a massa se conserva nas transformaes qumicas?

Unidade 4: interpretando as transformaes qumicas.

Unidade 5: representando as transformaes qumicas balanceamento deequaes qumicas.

Unidade 6: previso das quantidades de reagentes e produtos formados.

INTRODUO

O homem, como qualquer ser vivo, sempre lutou pela sua sobrevivncia.A confeco e o aprimoramento de ferramentas, o desenvolvimento da agri-cultura e da pecuria, bem como de tcnicas cermicas e metalrgicas surgi-ram do empenho de grupos humanos para garantir essa sobrevivncia. A des-coberta e o controle do fogo caracterizam a mais importante conquista dohomem, pois tornou possvel quase todas as realizaes tcnicas que se segui-ram. Obter alimentos, vesturio, abrigo, gua e energia constituem exignciabsica para se sobreviver nas condies impostas pelo ambiente. Essas neces-sidades foram supridas principalmente, pelo uso e transformao de materiaisda natureza (atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera). Entre os materiaisextrados da natureza e utilizados atualmente na agropecuria, na construocivil, na indstria e como combustveis (para transporte, aquecimento, cocode alimentos e caldeiras industriais), alguns so processados para uso imedia-to, como o carvo mineral, pedras para revestimento, ferro, cobre, alumnioetc. Outros servem como matria-prima na produo de materiais diversos,como por exemplo a amnia. Todos esses processos envolvem transforma-es qumicas.

COMO RECONHECER UMA TRANSFORMAOQUMICA?

Considere por exemplo, a queima do enxofre, processo que envolveinterao do enxofre com o oxignio do ar, notam-se alguns sinais indicativosdessa interao, tais como, mudana de odor, aparecimento de luz e forma-o de gs. A esses sinais chamamos de evidncias. Em geral, a partir daobservao de evidncias, que se pode concluir que houve interao gera-dora de transformao. As caractersticas observadas no instante em queiniciamos as observaes sobre o sistema, isto , sobre aquela poro douniverso considerada para o estudo, constitui o que chamamos de estadoinicial. Aquelas observadas ao trmino do estudo formam o estado final.

Na tabela a seguir foram registradas observaes relativas a alguns eventos:

Unidade 1

Reconhecimentodas transformaes qumicas

OrganizadoresMaria EuniceRibeiro Marcondes

Marcelo Giordan

ElaboradoresIsaura MariaGonalves Vidotti

Yvone MussaEsperidio

EventoEventoEventoEventoEvento SistemaSistemaSistemaSistemaSistema Estado inicial Estado inicial Estado inicial Estado inicial Estado inicial Estado finalEstado finalEstado finalEstado finalEstado final Evidncias deEvidncias deEvidncias deEvidncias deEvidncias de

Tabela 1. Evidncias de transformao qumica.

Analisando a tabela:

1. Quais as evidncias de transformao observadas?

2. Considerando que a transformao qumica se caracteriza pela formaode novo material, quais os eventos indicados na tabela que podem ser consi-derados transformaes qumicas? Justifique.

A qumica se preocupa particularmente com o estudo das transformaesque produzem novos materiais transformaes qumicas. Neste caso, um oumais dos materiais que compem o estado inicial do sistema os reagentes so transformados, surgindo no estado final novos materiais os produtos.

transformao qumica

REAGENTES PRODUTOS

De acordo com essa representao, pode-se indicar os reagentes e os produtosenvolvidos na queima do enxofre.

transformao

Enxofre + Oxignio Dixido de enxofre

Como se viu, as transformaes qumicas so reconhecidas por meio de evi-dncias, tais como: produo de gases, mudana de cor, formao de slido, libe-rao ou absoro de energia, na forma de calor, luz e/ou eletricidade e formaode novo material.

transformaotransformaotransformaotransformaotransformao

interao dobicarbonato

de sdiocom vinagre

combustodo enxofre

enxofre, oxignio do ar e calor

p amarelo gs com odorsufocante e

chama azulada

produode gs e de

luz

bicarbonatode sdioe vinagre

p branco elquido incolor

com odor

gs inodoro elquido incolor

efervescncia(produo de gs)

e desapareceo odor

combustodo magnsio

magnsio,oxignio do ar

e chama

slido prateado p branco,luz intensa

produo deluz, surgimento

de p branco

fuso do gelo gelo e calordo ambiente

slidotransparenteescorregadio

lquidoincolor

mudana doestado slido parao estado lquido

interao dosulfato de cobre

e hidrxidode sdio

solues desulfato de cobree de hidrxido

de sdio

soluo azul esoluo incolor

soluo incolore slido azul

formao deslido azul e

descoramentoda soluo

interao dacal com gua

slido branco elquido incolor

slido branco elquido incolor

fervura dolquido incolore slido branco

slido sedimen-tado e elevaode temperatura

-

Considere o exemplo mostrado a seguir:

Evento Evento Evento Evento Evento Sistema Sistema Sistema Sistema Sistema Estado inicial Estado inicial Estado inicial Estado inicial Estado inicial Estado finalEstado finalEstado finalEstado finalEstado final Evidncias de Evidncias de Evidncias de Evidncias de Evidncias de

3. Considerando os resultados apresentados, pode-se afirmar que ocorreu trans-formao qumica? Justifique.

4. A ausncia de evidncias no garante que no tenha ocorrido transformao,mas sugere a necessidade de se procurar por meios indiretos sinais de transfor-mao, que possam conduzir a uma resposta mais confivel. o caso, por exem-plo, do uso de indicadores, como a fenolftalena, mostrado a seguir:

EventoEventoEventoEventoEvento Sistema Sistema Sistema Sistema Sistema Estado inicial Estado inicial Estado inicial Estado inicial Estado inicial Estado finalEstado finalEstado finalEstado finalEstado final Evidncias de Evidncias de Evidncias de Evidncias de Evidncias de

Considerando agora os resultados e o que foi discutido at este momento,pode-se afirmar que a interao das solues de cido clordrico e hidrxidode sdio resulta em transformao qumica? Justifique.

Faa agora voc:1. Indique quais eventos so transformaes qumicas. Justifique.

a) queima de uma vela

b) enferrujamento de um porto de ferro

c) aquecimento da gua at a ebulio

d) queima da gasolina no motor do carro

e) fervura da gua oxigenada quando colocada num ferimento

f) sublimao da naftalina (mudana de estado fsico: slido gs)

Como reconhecer se houve formao de novomaterial?

Uma forma eficiente de se obter informaes sobre a formao de novo ma-terial investigando as suas propriedades, que naturalmente devem ser diferentesdas propriedades das substncias iniciais. So propriedades caractersticas impor-tantes: a densidade, as temperaturas de fuso e ebulio e a solubilidade.

Considere como exemplo a queima do magnsio, descrita na tabela 1. Comparando-se as propriedades das substncias que compem o sistema no estado inicial com aspropriedades das substncias no estado final, pode-se concluir que de fato a queimado magnsio uma transformao qumica, pois o xido de magnsio apresentapropriedades diferentes do magnsio e do oxignio, como mostra a tabela 4.

transformaotransformaotransformaotransformaotransformao

Interao decido clordricocom hidrxido

de sdio

Solues decido clordri-co e hidrxido

de sdio

Soluesincolores

Nenhuma mudanaaparente

Soluesincolores

Tabela 2. Interao entre cido clordrico e hidrxido de sdio.

transformaotransformaotransformaotransformaotransformao

Interao decido clordricocom hidrxido

de sdio empresena defenolftalena

Solues decido clordricocom gotas defenolftalena e

soluo de hidr-xido de sdio

Soluoavermelhada

Mudana decor do indica-dor de incolorpara vermelho

Soluesincolores

Tabela 3. Interao entre cido clordrico, hidrxido de sdio e fenolftalena.

Magnsio (slido)Magnsio (slido)Magnsio (slido)Magnsio (slido)Magnsio (slido) + oxignio (gasoso)+ oxignio (gasoso)+ oxignio (gasoso)+ oxignio (gasoso)+ oxignio (gasoso) xido de magnsio (slido)xido de magnsio (slido)xido de magnsio (slido)xido de magnsio (slido)xido de magnsio (slido)

TTTTTempempempempemp..... de ebulio C de ebulio C de ebulio C de ebulio C de ebulio C 1090 - 183,0 3600

TTTTTempempempempemp..... de fuso C de fuso C de fuso C de fuso C de fuso C 651 - 218,4 2825

Densidade g/cmDensidade g/cmDensidade g/cmDensidade g/cmDensidade g/cm33333 1,74 0,001429 3,58

CorCorCorCorCor Metal prateado Gs incolor P branco

As substncias podem ser identificadas por suas propriedades caractersti-cas. A cor e o cheiro, por exemplo, podem identificar uma dada substncia,porm, tais propriedades no so suficientes para identific-la ou distingu-lade uma outra.

As propriedades, como a temperatura de fuso, a temperatura de ebulio,a densidade e a solubilidade, so propriedades que servem como meios deidentif icao das substncias, pois dependem apenas da natureza delas eindependem de sua quantidade ou sua procedncia.

TEMPERATURAS DE EBULIO, FUSO ESOLIDIFICAO

Considere o grfico que relaciona as temperaturas medidas no decorrerdo aquecimento de uma amostra de gua, em funo do tempo.

A anlise do grfico permite observar que no incio do aquecimento (tem-po = 0 minutos) a temperatura da gua era 20C; aps 6,0 minutos de aqueci-mento, a temperatura subiu at 97C, permanecendo constante em 97C nointervalo de tempo de 6 a 12 minutos, mesmo tendo se continuado o aqueci-mento. No grfico, isso aparece como uma linha paralela ao eixo do tempo(patamar). Nesse patamar, coexistem gua lquida e vapor de gua. A tempe-ratura constante correspondente ebulio do lquido chamada temperaturade ebulio, sendo a ebulio a mudana do estado lquido para o estado devapor.

O fato de a temperatura ter permanecido constante, embora o sistema con-tinuasse a receber calor, pode ser entendido considerando que esse calor foiutilizado na separao das partculas de gua.

Faa agora voc:1. Considere que um professor distribuiu amostras de 30,0 mL, 50,0 mL e100,0 mL de acetona, para que os alunos determinassem a temperatura deebulio. Esboce num grfico de temperatura tempo as curvas de aqueci-mento para as 3 amostras recebidas, utilizando para isso, os mesmos eixos.

Tabela 4. Propriedades das substncias.

-

2. Considere o aquecimento do naftaleno, substncia slida, comercialmentevendida como naftalina, cuja fuso ocorre a 80C.

a) Esboce a curva de aquecimento desse slido at a sua fuso, passagemdo estado slido para lquido.

b) Esboce a curva de solidificao, passagem do estado lquido para sli-do, dessa mesma substncia.

DENSIDADE

Em linguagem corrente comum dizer que o ferro mais pesado que oalgodo. Esta afirmao, porm, apresenta uma contradio evidente, j queem 1 kg de ferro e em 1 kg de algodo, a quantidade de material a mesma, ouseja, a massa a mesma. A diferena est no volume ocupado pelas amostras.Assim, 1 kg de algodo ocupa um volume muito maior do que 1 kg de ferro. Apropriedade que relaciona massa (m) e volume (V) de um dado material adensidade (d). Matematicamente expressa-se essa relao como d = m/V. Se amassa for expressa em gramas (g) e o volume em cm3 a densidade ser expressaem g/cm3. Isso significa que a densidade expressa a massa de 1 cm3 do material.Tambm se pode expressar a densidade em kg/dm3. A densidade, como todapropriedade caracterstica, no depende da quantidade do material e sim de suanatureza. A densidade uma propriedade que assume valor constante para qual-quer amostra do mesmo material e devido a isso, permite a sua identificao.

Faa agora voc:1. Considere os dados de massa e volume relativos a trs amostras de metaisaparentemente semelhantes contidos na tabela que segue.

A A A A Amostrmostrmostrmostrmostra Ma Ma Ma Ma Massa (g) assa (g) assa (g) assa (g) assa (g) VVVVVolume (cmolume (cmolume (cmolume (cmolume (cm33333) D) D) D) D) Densidade (g/cmensidade (g/cmensidade (g/cmensidade (g/cmensidade (g/cm33333)))))

1 8,6 1,0

2 17,2 2,4

3 25,8 3,0

a) Quais amostras so do mesmo metal? Justifique.

b) Pode-se identificar uma substncia pela sua densidade? Por qu?

As misturas no apresentam densidade caracterstica como as substnciaspuras. Por exemplo, misturas de lcool e gua apresentam densidades diferen-tes, em funo das quantidades de gua e lcool usadas.

A tabela a seguir contm valores de densidade de misturas constitudaspor diferentes volumes de etanol em 100 cm3 da mistura.

Composio da misturaComposio da misturaComposio da misturaComposio da misturaComposio da mistura Densidade da misturaDensidade da misturaDensidade da misturaDensidade da misturaDensidade da mistura VVVVVol.ol.ol.ol.ol. de etanol/100 cm de etanol/100 cm de etanol/100 cm de etanol/100 cm de etanol/100 cm33333 (g/cm (g/cm (g/cm (g/cm (g/cm33333)))))

10,0 0,99 20,0 0,98 30,0 0,97 40,0 0,95 50,0 0,93 92,0 0,83 99,0 0,80

Considerando que a densidade da gua 1,0 g/cm3 e a do etanol 0,79 g/cm3

a 25C, como varia a densidade da mistura em relao s densidades de seuscomponentes, quando aumenta a relao quantidade de lcool/quantidade de gua?

Como se pode perceber, quanto maior a quantidade de gua mais prximade 1,0 g/cm3 a densidade da mistura; quanto maior a quantidade de lcool,mais prxima de 0,79 g/cm3 a densidade da mistura.

Faa agora voc:1. Em alguns postos de abastecimento de lcool combustvel existe um apare-lho que permite avaliar a qualidade do lcool hidratado, isto , se ele estdentro dos padres estabelecidos por lei. Esse aparelho contm o lcool comer-cializado e duas esferas de cores diferentes.

A situao 1 mostra o comportamento das esferas quando o lcool contmo teor de gua previsto por lei. As situaes 2 e 3 mostram o comportamentodas esferas quando isso no ocorre.

A anlise das situaes permite concluir:

I. as esferas A e B so do mesmo material

II. na situao 2 h menos gua no lcool do que o estabelecido por lei

III. na situao 2 h mais gua no lcool do que o estabelecido por lei

IV. na situao 3 h mais gua no lcool do que o estabelecido por lei.

Dessas afirmaes esto corretas:

a) I e II b) II e IV c) I, II e IV d) III e IV e) I, III e IV

SOLUBILIDADEUma quantidade de acar equivalente a um gro de arroz dissolve-se

totalmente em um volume de gua correspondente altura de 2 cm de umtubo de ensaio; por outro lado, a mesma quantidade de enxofre adicionada aomesmo volume de gua, no mostra sinais de dissoluo. Considerando iguaiscondies experimentais, percebe-se que h materiais solveis e materiais muitopouco solveis em gua.

A solubilidade a propriedade que uma substncia apresenta, de formarcom outra uma mistura homognea (aspecto uniforme em toda a sua exten-so) chamada soluo. Esta formada pelo soluto (material que se dissolve eque se encontra em menor quantidade) e solvente, agente da dissoluo (ma-terial presente em maior quantidade do que a do soluto). H materiais queapresentam solubilidade limitada em gua, isto , existe uma quantidade m-xima que pode estar dissolvida num dado volume de solvente, em uma dadatemperatura. Esta quantidade comumente expressa em gramas/100 g de gua,ou em gramas de soluto por litro de soluo, sendo chamada solubilidade domaterial. Quando a soluo contm uma quantidade de soluto igual a suasolubilidade, diz-se que ela saturada e quando a quantidade dissolvida inferior, diz-se que insaturada.

-

Faa agora voc:1. Considere a tabela a seguir, onde constam dados de solubilidade em gua,do nitrato de potssio (KNO

3):

T (C) S (g/100 g H2O)

0 13

10 17

20 30

35 65

40 70

60 112

a) Pode-se afirmar que a temperatura um dos fatores que afeta a solubi-lidade? Justifique.

b) Com esses dados, construa um grfico da solubilidade em funo datemperatura (solubilidade no eixo das ordenadas e temperatura noeixo das abscissas).

c) Utilize o grfico para determinar a massa de nitrato de potssio capazde se dissolver em 100 g de gua a 30C.

d) possvel, utilizando o grfico, determinar a massa de nitrato de po-tssio que se dissolve em 100 g de gua a 80C? Justifique.

2. (Fuvest) 160 g de uma soluo aquosa saturada de sacarose a 30C soresfriados a 0C. Considerando a tabela, quanto de acar cristaliza?

TTTTTempempempempemperererereraaaaaturturturturtura (C)a (C)a (C)a (C)a (C) Solubilidade da sacarose (g/100 g de H Solubilidade da sacarose (g/100 g de H Solubilidade da sacarose (g/100 g de H Solubilidade da sacarose (g/100 g de H Solubilidade da sacarose (g/100 g de H22222O)O)O)O)O)

0 180

30 220

a) 20 g b) 40 g c) 50 g d) 64 g e) 90 g

3. Analise as curvas de solubilidade em gua, em funo da temperatura de al-guns sais:

a) Qual dos sais mais solvel e qual o menos solvel na temperatura de60C?

b) Qual a massa de nitrato de potssio que se dissolve em 100 g de gua natemperatura de 50C?

c) Nessa temperatura, qual sal mais solvel, nitrato de potssio ou nitrato dechumbo?

d) 100 g de nitrato de potssio foram dissolvidos em 100 g de gua a tempe-ratura de 70C. Em seguida a soluo foi resfriada at 40C. Ocorreu adeposio de uma certa massa de nitrato de potssio. Com base no grfico,qual a massa que se depositou?

e) Qual , aproximadamente, a quantidade mxima de nitrato de chumbo, quepode ser dissolvida em 500 mL de gua a temperatura de 25C?

4. (FATEC) A solubilidade do oxignio em gua importante por estar rela-cionada vida de seres aquticos. A sobrevivncia da populao animal ouvegetal em qualquer extenso de gua depende da concentrao mnimade oxignio. A maioria dos peixes necessita de nveis mais elevados; osinvertebrados, de nveis mais baixos; as bactrias, de nveis bem mais redu-zidos. Considere os valores de solubilidade do O

2 em gua a diferentes tem-

peraturas.

TTTTTempempempempemperererereraaaaaturturturturtura (a (a (a (a (oooooC)C)C)C)C) 0 25 50 100

Solubilidade (cmSolubilidade (cmSolubilidade (cmSolubilidade (cmSolubilidade (cm33333/100 cm/100 cm/100 cm/100 cm/100 cm33333 gua) gua) gua) gua) gua) 4,89 3,16 2,46 2,30

Considere tambm o grfico que mostra a variao da solubilidade do O2

em funo da presso:

Os dados fornecidos permitem afirmar:

I. na gua dos rios a concentrao de oxignio dissolvido maior noinverno do que no vero.

II. quando se est submetido a presses elevadas, como o caso dosmergulhadores, a solubilidade do oxignio no sangue diminui.

III. A morte de rios e lagos pode ser atribuda reduo da quantidade deoxignio dissolvido devido ao lanamento em suas guas de guaquente proveniente de indstrias.

Dessas afirmaes, esto corretas apenas:

a) I b) I e II c) II e III d) II e) I e III

Como j mencionado o homem retira da natureza materiais para sua so-brevivncia. Por exemplo, obtm o ferro da hematita, o alumnio da bauxita, osal de cozinha (cloreto de sdio) da gua do mar, combustveis do petrleo,lcool da cana-de-acar etc. As substncias, quando obtidas diretamente danatureza ou preparadas industrialmente, encontram-se misturadas com ou-tras, sendo portanto necessrio purific-las ou separ-las para que sejam utili-zadas no grau de pureza adequado sua finalidade. A seguir so apresenta-dos alguns processos usuais de purificao e de separao, baseados em trans-formaes qumicas e nas propriedades caractersticas das substncias.

Alguns conceitos iniciais so necessrios:

Sistema homogneo formado por uma nica fase. Ex.: gua e acar.

Sistema heterogneo formado por mais de uma fase. Ex.: gua e leo.

Fase poro homognea de um sistema, ou seja, poro de um sistemaque apresenta as mesmas propriedades em toda a sua extenso.

a) Extrao do sal de cozinha Decantao,evaporao, cristalizao

No Brasil, o sal comum obtido pela evaporao da gua do mar, sob aao da energia solar. Nas salinas, a gua colocada em tanques rasos degrande rea, onde so removidas as impurezas (barro, areia, sais insolveisetc), por um processo baseado na diferena de densidades e solubilidades,chamado decantao. Em seguida, a gua salgada encaminhada para ou-tros recipientes onde submetida evaporao (mudana do estado lquidopara o estado de vapor), obtendo-se o sal amorfo. Este depois dissolvido emgua e submetido cristalizao (processo de purificao do sal).

b) Obteno de gua potvel Floculao,decantao e filtrao

A gua dos mananciais, chegando s estaes de tratamento, encaminha-da para os chamados tanques de floculao, onde se adiciona certa quantidadede sulfato de alumnio e de hidrxido de clcio. Estas substncias interagemformando flocos brancos de hidrxido de alumnio, de baixa solubilidade, esulfato de clcio, solvel.

Unidade 2

Substncias purasComo obt-las a partir de misturas

que as contm?OrganizadoresMaria EuniceRibeiro Marcondes

Marcelo Giordan

ElaboradoresIsaura MariaGonalves Vidotti

Yvone MussaEsperidio

Sulfato de alumnio (aq) + hidrxido de clcio (aq) hidrxido de alumnio (s) + sulfato de clcio (aq)

O hidrxido de alumnio formado nessa transformao qumica um slidoque tem a caracterstica de reter em sua superfcie as partculas slidas que estoem suspenso na gua. Nesse processo, chamado floculao, as partculas sli-das se aglomeram, tornam-se maiores e mais densas, e por ao da gravidadeacabam por depositarem-se no fundo do tanque sedimentao. Como as im-purezas no so totalmente eliminadas no decorrer da floculao e da sedimen-tao, realizada inicialmente uma decantao e, em seguida, a gua impura conduzida a filtros especiais onde ocorre a sua filtrao. Antes de ser distri-buda populao, adiciona-se cloro gua para a eliminao de microrga-nismos, cal virgem para o ajuste da acidez e flor para combater as cries.

c) Obteno de gua destilada Destilao simples

gua destilada obtida por processo conhecido como destilao simples,que envolve a vaporizao do lquido seguida de sua condensao. No labo-ratrio ela feita utilizando a aparelhagem mostrada a seguir.

Figura 1. Destilao simples.Referncia: GEPEQ (Grupo de Pesquisa em Educao Qumica). Interaes e TransformaesIII: A Qumica e a Sobrevivncia: Fonte de Materiais: Qumica para o Ensino Mdio: Livro doAluno. So Paulo: EDUSP, 1998.

d) Obteno do etanol Destilao fracionada

Etanol obtido a partir da cana-de-acar, por fermentao anaerbica (au-sncia de oxignio) da sacarose, contida no caldo-de-cana. A primeira fasedesse processo envolve a hidrlise da sacarose.

Sacarose + gua glicose + frutose

A segunda fase a fermentao. O produto dessa fermentao (mosto fer-mentado), alm do lcool, contm gua e muitas outras substncias. O lcool separado dos demais componentes por destilao fracionada, processo que sebaseia nas diferenas de volatilidade dos lquidos (diferenas de temperaturasde ebulio). Esse lcool, porm, contm 4% de gua, que no pode ser sepa-rada por destilao. Isso porque a mistura gua e lcool, chamada azeotrpica,possui temperatura de ebulio caracterstica. Para obter lcool anidro, a mis-tura tratada com cal virgem (CaO), que reage com a gua, formando hidrxidode clcio, que apresenta baixa solubilidade tanto na gua como no lcool.

xido de clcio + gua hidrxido de clcio

A mistura heterognea resultante, sendo destilada fornece o lcool anidro.O resduo da destilao a cal. Um outro exemplo de destilao fracionada a que se faz com o petrleo, na separao de suas diferentes fraes.

-

e) Liquefao e destilao fracionada do ar

No caso do ar atmosfrico, diminuindo a temperatura e aumentando apresso, pode-se liquefazer o ar e submeter a mistura destilao, pois osgases que o formam apresentam diferentes temperaturas de ebulio.

Figura 2. Liquefao do ar. Figura 3. Coluna de fracionamento do ar.Referncia: Idem figura 1. Referncia: Idem figura. 1.

Faa agora voc:1. A plvora uma mistura constituda por nitrato de potssio, carvo e enxo-fre. Como separar seus componentes, com base nas respectivas propriedades,relacionadas na tabela que segue:

ComponentesComponentesComponentesComponentesComponentes SolubilidadeSolubilidadeSolubilidadeSolubilidadeSolubilidade S S S S Solubilidade emolubilidade emolubilidade emolubilidade emolubilidade em da plvorada plvorada plvorada plvorada plvora em guaem guaem guaem guaem gua dissulfeto de carbonodissulfeto de carbonodissulfeto de carbonodissulfeto de carbonodissulfeto de carbono Nitrato de potssio Solvel Insolvel

Carvo Insolvel Insolvel

Enxofre Insolvel Solvel

Proponha um procedimento para separar os componentes da plvora.

2. Um estudante pretende separar os componentes de uma amostra contendo trssais de chumbo II: nitrato de chumbo II, Pb(NO

3)

2, sulfato de chumbo II, PbSO

4 e

iodeto de chumbo II, PbI2. Aps analisar a tabela de solubilidade abaixo,

Substncias Substncias Substncias Substncias Substncias

Solubilidade em gua Solubilidade em gua Solubilidade em gua Solubilidade em gua Solubilidade em gua

friafriafriafriafria quente quente quente quente quente

Iodeto de chumbo II Insolvel Solvel

Nitrato de chumbo II Solvel Solvel

Sulfato de chumbo II Insolvel Insolvel

ele props o seguinte procedimento:

Adicionar gua destilada em ebulio mistura, agitando o sistema vigorosa-mente. Filtrar a suspenso resultante, ainda quente. Secar o slido obtido no papel defiltro; este ser o sal A. Recolher o filtrado em um bquer, deixando-o esfriar embanho de gua e gelo. Proceder a uma nova filtrao e secar o slido obtido nopapel de filtro; este ser o sal B. Aquecer o segundo filtrado at a evaporao

completa da gua; o slido resultante ser o sal C. Os sais A, B e C so, respec-tivamente:

a) Pb(NO3)

2, PbSO

4 e PbI

2

b) PbI2, PbSO

4 e Pb(NO

3)

2

c) PbSO4, Pb(NO

3)

2 e PbI

2

d) PbSO4, PbI

2 e Pb(NO

3)

2

e) Pb(NO3)

2, PbI

2 e PbSO

4

Na tabela que segue so apresentados dados experimentais de massas dereagentes e produtos coletados na realizao da combusto do enxofre, em sis-tema fechado.

Experincia Massa inicial Experincia Massa inicial Experincia Massa inicial Experincia Massa inicial Experincia Massa inicial Massa inicial Massa inicial Massa inicial Massa inicial Massa inicial Massa do dixido de Massa do dixido de Massa do dixido de Massa do dixido de Massa do dixido de de enxofre de enxofre de enxofre de enxofre de enxofre do oxignio do oxignio do oxignio do oxignio do oxignio enxofre formado enxofre formado enxofre formado enxofre formado enxofre formado (reagente) (g) (reagente) (g) (reagente) (g) (reagente) (g) (reagente) (g) (reagente) (g) (reagente) (g) (reagente) (g) (reagente) (g) (reagente) (g) (produto) (g) (produto) (g) (produto) (g) (produto) (g) (produto) (g)

A 3,201 3,202 6,400

B 2,112 2,113 4,226

C 0,022 0,022 0,040

Comparando a soma das massas reagentes com a massa do produto for-mado, observa-se que a massa total do sistema permaneceu constante.

Considere agora, os dados da tabela que segue:

Experincia Experincia Experincia Experincia Experincia Massa inicial Massa inicial Massa inicial Massa inicial Massa inicial Massa inicial Massa inicial Massa inicial Massa inicial Massa inicial Massa do dixidoMassa do dixidoMassa do dixidoMassa do dixidoMassa do dixido Massa de cinzas (g)Massa de cinzas (g)Massa de cinzas (g)Massa de cinzas (g)Massa de cinzas (g) de carvo do oxignio de carvo do oxignio de carvo do oxignio de carvo do oxignio de carvo do oxignio de carbonode carbonode carbonode carbonode carbono for- for- for- for- for- (reagente) (g) (reagente) (g) (reagente) (g) (reagente) (g) (reagente) (g) (reagente) (g)(reagente) (g)(reagente) (g)(reagente) (g)(reagente) (g) madomadomadomadomado (produto) (g)(produto) (g)(produto) (g)(produto) (g)(produto) (g)

A 150 320 442 31

B 60 128 172 12

C 23 48 66 5

Comparando a soma das massas reagentes com a massa do produto forma-do, nota-se a mesma regularidade, a massa total do sistema permaneceu cons-tante. As diferenas observadas devem-se diferena de preciso dos instru-mentos de medidas utilizados. Com base nas observaes feitas, pode-se ad-mitir que nas transformaes qumicas realizadas em sistema fechado, a mas-sa total permanece constante, dentro dos limites dos erros experimentais. Essaconcluso conhecida como Lei da Conservao de Massa ou Lei de Lavoisier.

AS TRANSFORMAES QUMICAS OCORREMMANTENDO RELAES PROPORCIONAIS EM MASSA?

As quantidades de reagentes que participam de uma transformao qumi-ca no so arbitrrias; ao contrrio, cada transformao envolve determinadasmassas de reagentes numa mesma proporo.

Analise a tabela a seguir que contm dados obtidos em experimentos se-melhantes aos realizados por Lavoisier, na obteno de gua, realizados num

Unidade 3

A massa se conservanas transformaes qumicas?

OrganizadoresMaria EuniceRibeiro Marcondes

Marcelo Giordan

ElaboradoresIsaura MariaGonalves Vidotti

Yvone MussaEsperidio

calormetro e registrados no livro Trait Elementaire de Chimique, Paris,Gauthiers Villars, 1937, p. 57 e 58.

1 0,032 0,002 0,018 0,016 - 68,0

2 0,032 0,004 0,037 - - 139,8

3 0,032 0,006 0,037 - 0,002 139,8

4 0,085 0,015 0,095 - 0,004 361,1

A energia trmica produzida pde ser calculada a partir da medida davariao de temperatura e da massa de gua contida no calormetro.

Pode-se perceber que a massa de gua formada na experincia 1 0,018 g.A massa de oxignio que reagiu 0,0320,016 = 0,016 g e a massa de hidro-gnio que reagiu 0,002 g. Portanto, de acordo com a experincia 1, 0,016 gde oxignio reage com 0,002 g de hidrognio para formar 0,018 g de gua.Considerando os dados da experincia 2, observa-se que as massas de hidro-gnio e de oxignio que reagem so o dobro das quantidades desses gasesque reagiram na experincia 1, e a quantidade de gua formada tambm odobro. Alm disso, no h excesso nem falta dos reagentes.

Compare os dados das experincias 3 e 4. Eles permitem a mesma conclu-so, isto , que existe uma proporo fixa entre as massas de hidrognio e deoxignio que reagem para formar gua. Ou seja, massa de hidrognio/massade oxignio = 0,004/0,032 = 1/8.

Alm disso, pode-se concluir tambm que existe uma proporo entre aquantidade de gua formada e a quantidade de energia produzida.

Faa agora voc:1. Retorne tabela:

a) Que massa de oxignio voc supe ser necessria para reagir totalmen-te com 0,005 g de hidrognio?

b) Se, se juntar 1,60 g de oxignio com 0,30 g de hidrognio, qual deveser a quantidade de gua formada? Qual a quantidade de calor produzida?

2. Usando os conhecimentos adquiridos, complete a tabela a seguir referente transformao do mrmore (carbonato de clcio, CaCO

3) em gesso (sulfato

de clcio, CaSO4), sob a ao do cido sulfrico (H

2SO

4), admitindo-se que os

reagentes foram totalmente consumidos.

Carbonato Carbonato Carbonato Carbonato Carbonato cido sulfrico (g) cido sulfrico (g) cido sulfrico (g) cido sulfrico (g) cido sulfrico (g) Sulfato de clcio (g)Sulfato de clcio (g)Sulfato de clcio (g)Sulfato de clcio (g)Sulfato de clcio (g) Dixido de gua (g)Dixido de gua (g)Dixido de gua (g)Dixido de gua (g)Dixido de gua (g)

de clcio (g) de clcio (g) de clcio (g) de clcio (g) de clcio (g) carbono (g) carbono (g) carbono (g) carbono (g) carbono (g)

100,0 98,0 136,0 44,0

50,0 68,0

196,0

Podemos concluir que, existe uma proporo constante entre as massas dosreagentes envolvidos numa transformao qumica. Essa generalizao ou leiexperimental chamada lei da composio definida, lei das propores cons-tantes ou lei de Proust.

Exp.Exp.Exp.Exp.Exp. Massa de gua (g)Massa de gua (g)Massa de gua (g)Massa de gua (g)Massa de gua (g) Massa de gsMassa de gsMassa de gsMassa de gsMassa de gsoxignio queoxignio queoxignio queoxignio queoxignio queno reagiu (g)no reagiu (g)no reagiu (g)no reagiu (g)no reagiu (g)

Massa de gsMassa de gsMassa de gsMassa de gsMassa de gsoxignio (g)oxignio (g)oxignio (g)oxignio (g)oxignio (g)

Massa de gsMassa de gsMassa de gsMassa de gsMassa de gshidrohidrohidrohidrohidrognio quegnio quegnio quegnio quegnio queno reagiu (g)no reagiu (g)no reagiu (g)no reagiu (g)no reagiu (g)

Massa de gsMassa de gsMassa de gsMassa de gsMassa de gshidrognio (g)hidrognio (g)hidrognio (g)hidrognio (g)hidrognio (g)

Energia naEnergia naEnergia naEnergia naEnergia naforma deforma deforma deforma deforma de

calor produ-calor produ-calor produ-calor produ-calor produ-zida (cal)zida (cal)zida (cal)zida (cal)zida (cal)

PRIMEIRAS INTERPRETAES MODELO ATMICO DEDALTON

No fim do sculo XVIII, muito conhecimento sobre as transformaesqumicas tinha sido adquirido, tais como: no se poder obter qualquer quan-tidade de produto a partir de uma certa quantidade de matria-prima e, tam-bm, que as massas se conservavam numa transformao qumica.

John Dalton (1766-1844) foi um dos cientistas que buscou explicaespara a ocorrncia dessas transformaes. No incio, ele acreditava que aspartculas constituintes de qualquer substncia seriam as mesmas. Com osresultados de seu trabalho, chegou concluso de que os tomos dos dife-rentes materiais deveriam ser diferentes e que a massa seria a propriedadeque diferenciaria esses tomos. Para isso Dalton analisou dados relativos smassas envolvidas em transformaes qumicas entre diferentes substnciase o gs hidrognio e, com isso, construiu uma tabela de massas atmicas dediferentes elementos em relao ao hidrognio adotado por ele como pa-dro e sua massa atmica admitida como 1.

Ento Dalton props que a matria seria constituda por tomos (as menorespartculas que a constituem), sendo eles indivisveis e indestrutveis, mesmo du-rante transformaes qumicas. Portanto, ele admitiu que esses tomos eram dife-rentes para cada elemento qumico e possuam tambm massas diferentes entresi, mas massas iguais quando se tratava do mesmo elemento. Ou seja, os elemen-tos diferiam entre si pela massa dos tomos que os constituam, ou melhor, porsua massa atmica.

Nas transformaes qumicas esses tomos deveriam combinar-se em n-meros inteiros, mas com um rearranjo diferente. Assim, com essas idias erapossvel explicar a conservao de massa e as propores definidas entre asquantidades de reagentes numa transformao qumica.

Dalton representava suas idias sobre os tomos utilizando smbolos; porexemplo, para o hidrognio, usava . Nessa representao o smbolo de umelemento indicava no s o elemento, mas, tambm, um tomo dele commassa caracterstica, ou uma massa com um certo nmero de tomos.

Como esse tipo de representao dos elementos qumicos se mostrou pou-co prtico, o qumico sueco Berzelius (1779-1848) props usar a primeiraletra em maiscula do nome do elemento em latim, com isso o hidrogniopassou a ser simbolizado por H. Essa representao utilizada at os dias de

Unidade 4

Interpretandoas transformaes qumicas: uso e

evoluo do modelo atmicoOrganizadoresMaria EuniceRibeiro Marcondes

Marcelo Giordan

ElaboradoresLuciane HiromiAkahoshi

hoje e, quando h elementos cujos nomes comecem com a mesma letra, acres-centa-se uma segunda (em minscula), como por exemplo nitrognio (nitrogen,smbolo N) e sdio (natrum, smbolo Na).

Para Dalton, as frmulas e as representaes das transformaes qumicas(equaes qumicas) tambm indicavam quantidades. Por exemplo, a repre-sentao:

Indicava a formao da gua e pode ser interpretada das seguintes formas:

Elemento une-se elemento formando gua hidrognio com oxignio

ou

1 tomo de une-se 1 tomo de formando 1 tomohidrognio com oxignio de gua

Como Dalton utilizou o hidrognio como padro e assumiu que para for-mar uma partcula de gua era necessrio unir um tomo de hidrognio a umtomo de oxignio, ele concluiu que a massa atmica do oxignio era 7, pois1 g de gs hidrognio reagia com 7 g de gs oxignio formando 8 g de gua.

Contudo, experimentos e estudos do qumico francs Gay-Lussac (1778-1850), do fsico italiano Avogadro (1776-1856) e de Berzelius, mostraramque a partcula de gua era constituda por dois tomos de hidrognio e um deoxignio e, portanto, a massa atmica deste ltimo no seria 7, como propsDalton. Assim as determinaes das massas atmicas foram revistas e atual-mente esses valores so determinados utilizando o carbono como padro.

Sabendo-se que as partculas que constituem as substncias apresentamnmero definido de tomos dos seus elementos constituintes, pode-se agorarepresentar essas partculas por meio de frmulas.

representa a substncia cido clordrico

HCl representa uma partcula de cido clordrico, formada por umtomo de hidrognio e um tomo de cloro

2 HCl representa duas partculas de cido clordrico

representa a substncia hidrxido de sdio

NaOH representa uma partcula de hidrxido de sdio, formada por umtomo do elemento sdio, um tomo do elemento oxignio eum tomo do elemento hidrognio

As transformaes qumicas so representadas por equaes qumicas,atravs dos smbolos dos elementos e frmulas das substncias, que so acei-tos internacionalmente.

HCl (l) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (l)

cido clordrico + hidrxido de sdio cloreto de sdio + gua

As letras entre parnteses indicam o estado fsico das substncias: (g) gs;(l) lquido; (s) slido; (aq) em soluo aquosa.

+

{

{{

-

Faa agora voc:1. Quantos tomos de cada elemento formam as partculas das seguintes subs-tncias: H

2O

2 (perxido de hidrognio, conhecido comumente como gua

oxigenada), C2H

5OH (lcool etlico ou etanol), CaCO

3 (carbonato de clcio),

Fe(NO3)

3 (nitrato de ferro III)?

2. Represente: duas partculas de gua, 2 tomos de ferro, uma partcula com 1tomo de sdio e um tomo de cloro, duas partculas com um tomo de clcio edois tomos de cloro.

NOVAS IDIAS SOBRE A ESTRUTURA DO TOMO MODELOS DE THOMSON E RUTHERFORD-BOHR

Para se compreender de onde vem o calor envolvido nas transformaes; acondutividade e a eletrlise de substncias, onde foi necessrio admitir a exis-tncia de ons tomos ou grupos de tomos carregados eletricamente; assimcomo as transformaes que ocorrem no sol e nas demais estrelas, nos reato-res nucleares e nas bombas atmicas onde entre os produtos aparecem ele-mentos qumicos diferentes daqueles que constituam os reagentes, as idiassobre a constituio da matria tiveram de ser modificadas.

Em fins do sculo XIX e incio do sculo XX, cientistas realizaram inme-ras experincias, que possibilitaram investigar a constituio dos tomos, con-firmando a existncia de partculas subatmicas com carga eltrica. Por isso,novas representaes para o tomo surgiram e um dos modelos foi proposto porJ. J. Thomson, em 1898. Assim, o tomo seria visto como uma esfera macia,de eletricidade positiva, onde a massa e as partculas positivas estariam distri-budas por todo o seu volume e os eltrons (carga negativa) estariam incrusta-dos na esfera, parecendo passas em um pudim (plum pudding), e seu nmeroseria igual ao de cargas positivas, de modo a ter o tomo eletricamente neutro.

No incio do sculo XX, o cientista britnico Ernest Rutherford e seuscolaboradores, Geiger e Marsden, vinham investigando o comportamento daspartculas alfa, emitidas por uma fonte radioativa como o rdio ou o polnio,quando lanadas como projteis sobre lminas muito finas de ouro ou deplatina. As partculas alfa, emitidas com velocidade superior a 10 000 km/s,eram detectadas num anteparo adequado. O desenho a seguir uma represen-tao simplificada da experincia de Rutherford.

Figura 4Naquela poca, Rutherford acreditava que o tomo fosse como Thomson

havia imaginado uma grande massa com carga eltrica positiva, na qual oseltrons estariam incrustados. Entretanto, os resultados que obteve no eramconcordantes com esse modelo. Pois, sendo as partculas alfa altamente velo-zes, Rutherford julgou que elas deveriam atravessar diretamente os tomos da

lmina de metal. Isso realmente aconteceu com a maioria delas (99%), outras,porm, sofreram desvios pronunciados, uma em cada 20000 foi desviada numngulo maior que 90 e uma em cada 100000 foi refletida.

Em 1911, Rutherford props um novo modelo para o tomo, conhecido comomodelo nuclear, onde o tomo teria um ncleo, diminuto, compacto, positiva-mente carregado, responsvel por quase toda a sua massa e ao redor dele estariamos eltrons, em rbitas circulares, em nmero suficiente para assegurar um tomoneutro. Atravs desse modelo podia se explicar o fato de a maioria das partculasalfa atravessar a lmina de metal sem ser desviada, admitindo-se que dentro dotomo existiria um grande vazio. Mesmo que essas partculas colidissem com oseltrons, estes, por serem leves, no ofereceriam resistncia sua passagem. Osgrandes desvios observados podem ser entendidos como resultantes da repulsoeletrosttica entre as partculas alfa, positivamente carregadas, ao passarem prxi-mo dos ncleos, tambm positivos. O retorno da partcula alfa explicado comoresultado da coliso frontal, seguida de repulso, dessa partcula com o prprioncleo diminuto, mas de grande massa.

A carga positiva do ncleo dos tomos devida aos prtons, cuja existn-cia foi evidenciada experimentalmente por Rutherford em 1919. O fato dosncleos atmicos liberarem prtons indicava que eles constituiriam os ncleos,mas poderiam no ser os seus nicos constituintes. Mas ao admitirmos issocomo verdade, a sua quantidade deveria ser igual massa atmica do elemen-to, j que a massa do tomo se concentra no ncleo. Mas Rutherford obteve,por meio de clculos, a massa nuclear de alguns elementos cujos valores dascargas nucleares eram aproximadamente a metade do valor de massa atmicado elemento correspondente. Por isso, Rutherford props a existncia de umaoutra partcula no ncleo, sem carga eltrica, de massa igual do prton,denominada nutron.

Portanto o modelo de tomo de Rutherford, denominado modelo nucleardo tomo, apresenta o tomo constitudo por prtons, nutrons e eltrons. Eum tomo de um elemento se distingue do tomo de outro elemento atravsde sua carga nuclear, chamada de nmero atmico. Mas para se conhecer aconstituio de um certo elemento preciso saber o seu nmero atmico etambm o seu nmero de massa representado pela soma do nmero deprtons com o nmero de nutrons. Apesar desse modelo ser muito til, eleno era capaz de explicar porque os prtons, de carga positiva, podiam man-ter-se unidos no ncleo e nem como os eltrons, de carga negativa, ao girarem torno do ncleo no irradiava energia, e nesse caso tenderia a ter essaenergia diminuda e, portanto, acabaria se aproximando do ncleo. Esse pro-blema foi resolvido e explicado pelo fsico dinamarqus Niels Bohr (1885-1962) em 1913. Com isso as proposies de Rutherford passaram a ser acei-tas e seu modelo chamado de modelo atmico de Rutherford-Bohr.

Representao dos elementos qumicosComo um elemento definido pelo seu nmero atmico e nmero de

massa, utiliza-se a seguinte notao para represent-lo AZX, onde X seu sm-

bolo, Z seu nmero atmico e A seu nmero de massa. Lembrando que onmero de massa igual soma do nmero de prtons e nutrons.

Atualmente so conhecidos 115 elementos, seus smbolos e nomes souniversalmente utilizados, assim como as frmulas das substncias. Existemao menos duas formas de nomear as substncias: uma recomendada pela Unio

-

Internacional de Qumica Pura e Aplicada (IUPAC) e a outra consagrada pelouso, atravs dos nomes comerciais das substncias.

Atravs da observao das propriedades e do comportamento de algunselementos em transformaes qumicas, nota-se algumas semelhanas entreeles, apesar de se tratar de elementos diferentes. Portanto, os elementos apre-sentam propriedades que so funes peridicas de seus nmeros atmicos.

Atualmente esses elementos podem ser apresentados de forma organiza-da, numa tabela peridica como mostrado na figura 5.

Figura 5. Tabela peridica.Referncia: adaptado de http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/AtWt/table.html acessado em 26/05/2004. (Pgina da IUPAC.)

Apesar de ser o nmero atmico o que caracteriza um elemento qumico, esseelemento pode apresentar nmero diferente de massa. Por exemplo o hidrog-nio tem Z igual a um, mas se conhece tomos de hidrognio com A=1, A=2,A=3, representados por 1

1H, 2

1H, 3

1H.

Todos os tomos so denominados de istopos, mas aqueles que tm n-mero atmico igual, mas tm massas diferentes, so conhecidos como istoposde um mesmo elemento qumico.

Na tabela peridica no se representa o nmero de massa e sim a massaatmica, por existirem alguns istopos dos elementos qumicos. A massa atmi-ca de cada elemento dada pela mdia das massas dos istopos, levando emconsiderao a proporo existente desses istopos encontrados na natureza.

Considerando tudo o que foi visto at agora, ao representarmos os seguin-tes elementos,

3517

Cl e 3717

Cl

Podemos obter as seguintes informaes: trata-se de istopos do elementocloro, ambos com nmero atmico 17, nmero de prtons 17 e nmero deeltrons 17, mas o primeiro tem nmero de massa 35, indicando que o ele-mento possui 18 nutrons e o segundo, nmero de massa 37 e, portanto, pos-suindo 20 nutrons. A massa atmica do elemento cloro 35,453, cuja valor uma mdia proveniente das seguintes propores: 75,8% do istopo de n-mero de massa 35 e 24,2% do istopo de nmero de massa 37.

Faa agora voc:1. Complete o quadro:

nmero atmico nmero de massa prtons nutrons eltrons

2. Indique o nome, nmero atmico, nmero de massa, quantidade de prtons,eltrons e nutrons para cada um dos elementos abaixo:6329

Cu, 6529

Cu, 126C, 13

6C, 14

6C, 50

24Cr, 52

24Cr, 53

24Cr, 54

24Cr, 58

28Ni, 60

28Ni, 61

28Ni, 62

28Ni, 64

28Ni

12753

I5525

Mn110

48Cd

5040

Zr

199F

Unidade 5

Representandoas transformaes qumicas:balanceamento de equaes qumicas

As idias de Dalton sobre a constituio da matria possibilitam interpre-tar as transformaes qumicas como um rearranjo de tomos. Assim, paraque uma equao qumica represente adequadamente a transformao qumi-ca, ela deve representar a conservao dos tomos que participam do proces-so. Por exemplo, na formao da gua a partir dos gases hidrognio e oxig-nio no basta representar cada uma das substncias envolvidas, deve ser re-presentada tambm a conservao da quantidade de tomos de cada espcie.

H2 (g) + O

2 (g) H

2O (l)

A equao escrita dessa forma no est representando a conservao dostomos, pois tm-se dois tomos de oxignio no reagente, e apenas um tomode oxignio no produto.

Para se representar corretamente essa transformao atravs da equaoqumica, pode-se verificar, pela representao da frmula da gua, que sonecessrios dois tomos de hidrognio, H, e um de oxignio, O, para formaruma partcula de gua, H

2O. De acordo com essa proporo (2 de H para 1 de

O), para que o outro tomo de oxignio presente no reagente tambm estejarepresentado no produto so precisos mais dois tomos de hidrognio, haven-do a formao de mais uma partcula de gua. Assim, tem-se:

22222 H2 (g) + O

2 (g) 22222 H

2O (l)

Pode-se perceber agora a conservao da quantidade de tomos. A equa-o qumica, ento, dita balanceada.

Para representar uma transformao qumica, no basta que a equaoqumica apresente as frmulas das substncias reagentes e dos produtos, deveestar tambm corretamente balanceada.

Vamos considerar agora a reao entre o metal sdio (Na) e a gua. Ometal sdio e gua reagem vigorosamente, ocorrendo a formao de gs hi-drognio (H

2) e hidrxido de sdio (NaOH). H liberao de energia, que

pode ser percebida pelo aquecimento do sistema. As reaes que liberam energiatrmica so chamadas de reaes exotrmicas (o prefixo exo vem do grego esignifica para fora). A equao que representa essa transformao :

Na (s) + H2O (l) NaOH (aq) + H

2 (g)

OrganizadoresMaria EuniceRibeiro Marcondes

Marcelo Giordan

ElaboradoresMaria EuniceRibeiro Marcondes

1. Compare a quantidade de tomos de cada um dos elementos que formamos reagentes e os produtos. A equao precisa ser balanceada?

Para fazer o balanceamento da equao podemos representar uma part-cula de cada substncia que reage:

Na + H2O

Vamos representar o produto formado a partir desses reagentes:

NaOH + H2

Comparando o nmero de tomos de H presentes nos reagentes e nos produtos,verifica-se que necessrio mais um tomo do elemento H para que se possa representaros dois produtos formados. Como os tomos de H, nessa transformao so provenientesda gua (H

2O), necessria mais uma partcula desta. Assim, podemos representar:

Na (s) + 2 H2O (l) NaOH (aq) + H

2 (g)

2. Verifique as quantidades de H e O nos reagentes e produtos. A equao estbalanceada? O que voc faria para balancear esta equao?

A equao ainda no est balanceada pois h sobra de um H e um O. Seacrescentarmos mais uma partcula de Na, pode-se formar mais uma de NaOH,e a equao estar balanceada. Assim, a reao entre sdio e gua fica corre-tamente representada pela equao:

2 Na (s) + 2 H2O (l) 2 NaOH (aq) + H

2 (g)

3. Complete a tabela a seguir a partir das informaes da equao qumica.

Quantidade de tomos Reagentes Quantidade de tomos Reagentes Quantidade de tomos Reagentes Quantidade de tomos Reagentes Quantidade de tomos Reagentes ProdutosProdutosProdutosProdutosProdutos

H (hidrognio) 4

Na (sdio) 2

O (oxignio) 2

Faa agora voc:1. Represente por meio da respectiva equao qumica:

a) a queima completa do carvo (C). Lembre que na queima completa se formags carbnico (CO

2) (e na queima incompleta se forma o monxido de car-

bono (CO)).

b) queima completa do lcool etlico (C2H

6O), com formao de dixido

de carbono e gua.

c) decomposio do carbonato de clcio (CaCO3, mrmore) por aqueci-

mento vigoroso, com formao de xido de clcio (CaO) e gscarbnico.

d) reao entre carbonato de clcio e cido sulfrico (H2SO

4), com forma-

o de sulfato de clcio (CaSO4), gs carbnico e gua.

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12

-

O desgaste que se observa em monumentos feitos em mrmore pode serdevido interao do mrmore com a chuva cida (a gua da chuva contmprincipalmente cido sulfrico e cido ntrico (HNO

3) dissolvidos, tornando-a

cida).

2. Faa o balanceamento das seguintes equaes qumicas:

a) Na2O (s) + H

2SO

4 (aq) Na

2SO

4 (aq) + H

2O (l)

b) HCl (aq) + Ba(OH)2 (aq) BaCl

2 (aq) + H

2O (l)

c) Al2(SO

4)

3 (aq) + Ca(OH)

2 (aq) Al(OH)

3 (s) + CaSO

4 (aq)

d) CH4 (g) + O

2 (g) CO

2 (g) + H

2O (g)

ESTABELECENDO UMA RELAO ENTRE O NMERO DETOMOS E A MASSA O CONCEITO DE MOL

A partir da equao qumica balanceada possvel obter informaes so-bre as quantidades das substncias que reagem ou que se formam em umatransformao qumica?

Considere, por exemplo, a formao da gua a partir dos gases hidrognioe oxignio:

2 H2 (g) + O

2 (g) 2 H

2O (l)

Podemos fazer a seguinte leitura dessa equao: duas partculas de H2

interagem com uma partcula de O2, formando duas partculas de H

2O.

1. Para quatro partculas do gs hidrognio, quantas do gs oxignio seriamnecessrias para que todo o hidrognio reagisse? Quantas partculas de guaseriam formadas?

2. E para 10 partculas do gs oxignio, quantas de hidrognio seriam neces-srias?

Sabemos que h uma proporo de massa entre as quantidades das subs-tncias que reagem e tambm entre elas e as dos produtos formados. Por exem-plo, 2 g do gs hidrognio reagem com 16 g do oxignio, ocorrendo a forma-o de 18 g de gua.

Qual , ento, a relao entre a proporo em massa e a proporo entre onmero de partculas? Como os tomos dos diferentes elementos tm massasdiferentes, para que se possa quantificar o nmero de partculas foi necessriose estabelecer um padro. Atualmente, o padro adotado o nmero de partcu-las contido em 0,012 kg do carbono 12 (istopo de carbono de nmero demassa 12 - 6 prtons e 6 nutrons no ncleo). Esse nmero de partculas foideterminado experimentalmente e corresponde aproximadamente a 6,02.1023

tomos (602 sextilhes).

Unidade 6

Previso das quantidadesde reagentes e produtos formados

OrganizadoresMaria EuniceRibeiro Marcondes

Marcelo Giordan

ElaboradoresMaria EuniceRibeiro Marcondes

O nmero de partculas contido em 0,012 kg do C 12 chamado de quan-tidade de matria, e a unidade de medida o mol. Assim, em 12 g (0,012 kg)de carbono h um mol de tomos desse elemento, ou seja, 6,02 1023 tomos.

3. Quantos tomos h em 36 g de carbono? E quantos mols?

Voltando ao exemplo anterior, da sntese da gua, podemos interpretar a equa-o em termos da unidade mol. Do mesmo modo que dizemos que: duas partcu-las de H

2 interagem com uma partcula de O

2 para formar duas de H

2O

2 H2 (g) + O

2 (g) 2 H

2O (l)

podemos dizer que: 2 mols de partculas de H2 interagem com um mol de

partculas de O2 para formar dois mols de partculas de H

2O, ou ainda: 2 x

6,02.1023 partculas de H2 interagem com 6,02.1023 partculas de O

2 para

formar 2 x 6,02.1023 partculas de H2O.

Vamos retomar o exemplo dado no exerccio 1a da Unidade 5 (faa agoravoc) a representao da queima completa do carvo. Podemos interpretaressa equao em termos de mol de partculas que reagem. Como se sabe que12 g de carvo reagem com 32 g de O

2, formando 44 g de CO

2 e tambm que

em 12 g de C h um mol de partculas, podemos estabelecer uma relao entrea quantidade em massa e em nmero de partculas nessa reao. Reescreven-do a equao qumica:

C (s) + O2

(g) CO2 (g)

1mol de 1mol de 1mol de tomos partculas partculas

12 g 32 g 44 g

(a letra grega delta ( ) sobre a seta da equao indica que a reaonecessita de alta temperatura para ocorrer.)

Pode-se concluir que 1 mol de partculas do gs oxignio tem massa de 32g e um mol de partculas do gs carbnico tem massa de 44 g.

Faa agora voc:1. Considerando a reao de combusto completa do carvo, responda:

a) Que massa de oxignio necessria para reagir com 24 g de carvo?

b) Quantos mols de partculas de CO2 se formam quando 60 g de carvo

reagem com quantidade suficiente de oxignio?

c) A substncia gs carbnico representada pela frmula CO2, indicando

que constituda de um tomo de carbono e dois de oxignio. Em um molde partculas de CO

2 qual a quantidade em mol de tomos de C e de

tomos de O?

d) Quantos mols de tomos de O h em um mol de partculas da substn-cia oznio (O

3)?

O CONCEITO DE MASSA MOLAR

A massa de uma substncia que contm 1 mol de partculas chamada demassa molar. Para o gs oxignio, como j vimos, a massa de 1 mol de part-

-

culas de 32 g, isto , a massa molar de O2 expressa por 32 g/mol (32

gramas por mol).

1. Qual a massa molar do CO2?

Os valores de massa molar dos diferentes elementos foram determinados.Esses valores, expressos em g/mol, so numericamente iguais aos valores dasrespectivas massas atmicas. A massa molar de uma substncia pode ser cal-culada pela soma das massas molares dos elementos que a constitui. Veja oexemplo a seguir.

Qual a massa molar do carbonato de clcio, CaCO3?

O carbonato de clcio formado por um tomo do elemento Ca, 1 de C e 3 doelemento O.

Assim, a massa molar do CaCO3 pode ser calculada por: massa molar do Ca +

massa molar do C + 3 x massa molar do O

Consultando uma tabela de massas atmicas (esse dado pode ser fornecido natabela peridica), temos as massas molares desses elementos. Calculando, ento:

Massa molar do CaCOMassa molar do CaCOMassa molar do CaCOMassa molar do CaCOMassa molar do CaCO33333 = = = = = 40 g/mol de Ca + 12 g/mol de C + 3x 16 g/mol de O = 100g/mol

Em 100 g de CaCO3 h tantas partculas quantas em 12 g do Carbono 12,

isto , 6,02x1023 partculas.

Quando representamos a equao de decomposio trmica do CaCO3:

CaCO3 (s) CO

2 (g) + CaO (s)

Podemos interpretar essa equao de vrias maneiras:

1 partcula 1 partcula 1 partcula

1 mol 1 mol 1 mol

6,02 1023 6,02 1023 6,02 1023

partculas partculas partculas

100 g 44 g 56 g

Faa agora voc:

1. Qual a massa de CaO que se forma quando 2 mols de CaCO3 se decom-

pem totalmente?

2. O ferro pode ser produzido industrialmente a partir da reao entre minrioque contm xido de ferro (III), carvo e gs oxignio. A equao qumicaque representa o processo :

2 Fe2O

3 (s) + 6 C (s) + 3 O

2 (g) 4 Fe (s) + 6 CO

2 (g)

a) verifique se a equao est devidamente balanceada, isto , se houveconservao da quantidade de tomos.

b) interprete a equao em termos das quantidades de matria (mol).

c) calcule as massas molares de cada uma das substncias participantes, apartir dos dados fornecidos a seguir e interprete a equao em termos de mas-sa, utilizando a relao entre a quantidade de matria e massa molar.

massa molar (g/mol): C ...... 12 g/mol

Fe ..... 56 g/mol

O ......16 g/mol

d) interprete a reao em termos do nmero de partculas contidas nessasmassas.

e) que quantidade de matria (ou simplesmente, mol) de Fe pode ser obti-da a partir de 10 mols do xido de ferro III?

f) que massa de ferro poder ser obtida se forem processadas 3,2 t deFe

2O

3?

g) que quantidade do gs oxignio seria necessria? Qual a quantidadeem mol e em nmero de partculas?

Lembre-se:Lembre-se:Lembre-se:Lembre-se:Lembre-se:

TTTTTrrrrransfansfansfansfansfororororormao qumicmao qumicmao qumicmao qumicmao qumicaaaaa:::::evidncias, formao denovos materiais, rearran-jo de tomos;

TTTTTrrrrransfansfansfansfansfororororormao qumicmao qumicmao qumicmao qumicmao qumica:a:a:a:a:conservao da massa,proporo entre as mas-sas;

TTTTTrrrrransfansfansfansfansfororororormao qumicmao qumicmao qumicmao qumicmao qumica:a:a:a:a:representao atravs daequao qumica balan-ceada;

Substncias:Substncias:Substncias:Substncias:Substncias: proprieda-des que as identificam epermitem separ-las deuma mistura;

Substncias:Substncias:Substncias:Substncias:Substncias: modelosexplicativos de Dalton eRutherford-Bohr.

Se voc quiser aprenderSe voc quiser aprenderSe voc quiser aprenderSe voc quiser aprenderSe voc quiser aprendermaismaismaismaismais:

GEPEQ, Interaes eTransformaes I Qumi-ca para o Ensino Mdio,EDUSP, So Paulo, 2003.

GEPEQ, Interaes eTransformaes III AQumica e a Sobrevivn-cia - Atmosfera, fonte demateriais. S. Paulo, EDUSP,1998.

Silva, Eduardo et al. Qu-mica: Conceitos Bsicos,v.I. So Paulo, tica, 2000.

Mortimer, E.F. et al. Qu-mica para o Ensino M-dio. So Paulo, Scipione,2003.

1. (Unicamp) Antoine Lavoisier (1743-1794), o iniciador da Qumica moderna,realizou, por volta de 1775, vrios experimentos. Em um deles aqueceu 100 g demercrio em presena de ar dentro de um recipiente de vidro fechado, obtendo54 g de xido vermelho de mercrio, tendo ficado ainda sem reagir 50 g demercrio. Pergunta-se:

a) Qual a razo entre a massa de oxignio e a de mercrio que reagiram?b) Que massa de oxignio seria necessria para reagir com todo o mercrio inicial?

2. (UFMG) A tabela indica algumas das massas, em gramas, das espciesenvolvidas em duas experincias diferentes segundo a reao A + B C +2D. Outras massas esto indicadas pelas letras x, y, w, e z. Calcule estasmassas.

ExperinciaExperinciaExperinciaExperinciaExperincia Estado inicialEstado inicialEstado inicialEstado inicialEstado inicial Estado final Estado final Estado final Estado final Estado final

A A A A A B B B B B C C C C C D D D D D A A A A A BBBBB

Primeira X 49 68 18 0 0

Segunda y w z 54 10 10

3. (Fuvest) O conjunto esquematizado a seguir contm inicialmente os reagentesA e B separados. Utilizando dois conjuntos desse tipo so realizados os expe-rimentos 1 e 2, misturando-se A e B, conforme o quadro a seguir:

ExperimentoExperimentoExperimentoExperimentoExperimento Reagente A Reagente A Reagente A Reagente A Reagente A Reagente BReagente BReagente BReagente BReagente B ProdutosProdutosProdutosProdutosProdutos Soluo aquosa de Soluo aquosa de Soluo aquosa de Soluo aquosa de Soluo aquosa de P deP deP deP deP de

1 Nitrato de prata Cloreto de sdio Cloreto de prata (slido) Soluo aquosa de nitrato de sdio

2 Cloreto Carbonato de sdio gua (lquida),de hidrognio gs carbnico, soluo

aquosa de cloreto de sdio

Designando por I a massa inicial de cada conjunto (antes da mistura) e porF

1 e F

2 suas massas finais (aps misturar), tm-se:

a) experimento 1: F1 = I; experimento 2: F

2 = I

b) experimento 1: F1 = I; experimento 2: F

2 > I

c) experimento 1: F1 = I; experimento 2: F

2 < I

d) experimento 1: F1 > I; experimento 2: F

2 > I

e) experimento 1: F1 < I; experimento 2: F

2 < I

Unidade 7

Exerccios complementares

4. (Fuvest) Estes dados foram obtidos analisando-se amostras de xidos denitrognio:

Amostra Amostra Amostra Amostra Amostra Massa da amostra(g)Massa da amostra(g)Massa da amostra(g)Massa da amostra(g)Massa da amostra(g) Massa de nitrognio(g)Massa de nitrognio(g)Massa de nitrognio(g)Massa de nitrognio(g)Massa de nitrognio(g) Massa de oxignio(g)Massa de oxignio(g)Massa de oxignio(g)Massa de oxignio(g)Massa de oxignio(g)

I 0,100 0,047 0,053

II 0,300 0,141 0,159

III 0,400 0,147 0,253

Pela anlise desses dados, conclui-se que:

a) as amostras I, II e III so do mesmo xido;

b) apenas as amostras I e II so do mesmo xido;

c) apenas as amostras I e III so do mesmo xido;

d) apenas as amostras II e III so do mesmo xido;

e) as amostras I, II e III so de diferentes xidos.

5. (Fuvest) Trs frascos de vidro transparente, fechados, de formas e dimen-ses iguais, contm cada um a mesma massa de lquidos diferentes. Um con-tm gua, o outro clorofrmio e o terceiro etanol. Os trs lquidos so incolo-res e no preenchem totalmente os frascos. Sem abrir os frascos, como vocfaria para identificar as substncias? A densidade de cada um dos lquidos, temperatura ambiente, :

dgua

= 1,0 g/cm3, dclorofrmio

= 1,4 g/cm3 e detanol

= 0,8 g/cm3.

6. (Fuvest) Em uma indstria, um operrio misturou, inadvertidamente, polietileno(PE), policloreto de vinila (PVC) e poliestireno (PS), limpos e modos. Para recupe-rar cada um desses polmeros utilizou o seguinte mtodo de separao: jogou amistura em um tanque contendo gua (densidade = 1,00 g/cm3), separando, ento,a frao, que flutuou (frao A) daquela que foi ao fundo (frao B). Depois, reco-lheu a frao B, secou-a e a jogou em outro tanque contendo soluo salina (densi-dade = 1,10 g/cm3), separando o material que flutuou (frao C) do que afundou(frao D). As fraes A, C e D eram respectivamente (dados: densidades na tempe-ratura de trabalho em g/cm3: polietileno = 0,91 a 0,98; poliestireno = 1,04 a 1,06;policloreto de vinila = 1,35 a 1,42):

a) PE, PS e PVC b) PS, PE e PVC c) PVC, PS e PEd) PS, PVC e PE e) PE, PVC e PS

7. (Fuvest) Uma certa amostra de cloreto de sdio contm areia. Descrevaresumidamente um mtodo que permita purificar o cloreto de sdio, tal que setenha no final o sal slido.

8. (Fuvest) Proponha um procedimento de separao dos componentes deuma mistura de trs substncias, A, B e C, cujas solubilidades em gua eacetona so indicadas a seguir:

SubstnciaSubstnciaSubstnciaSubstnciaSubstncia Solubilidade em gua Solubilidade em gua Solubilidade em gua Solubilidade em gua Solubilidade em gua Solubilidade em acetonaSolubilidade em acetonaSolubilidade em acetonaSolubilidade em acetonaSolubilidade em acetona

A solvel solvel

B insolvel solvel

C insolvel insolvel

-

9. (Fuvest) Para a separao das misturas gasolina-gua e nitrognio-oxig-nio, os processos mais adequados so, respectivamente:

a) decantao e liquefao d) destilao e condensaob) sedimentao e destilao e) decantao e evaporaoc) filtrao e sublimao

10. (Fuvest) Em um artigo publicado em 1808, Gay-Lussac relatou que dois volumesde hidrognio reagem com um volume de oxignio, produzindo dois volumes devapor de gua (volumes medidos nas mesmas condies de presso e temperatura).Em outro artigo, publicado em 1811, Avogadro afirmou que volumes iguais, dequaisquer gases, sob as mesmas condies de presso e temperatura, contm o mes-mo nmero de molculas. Dentre as representaes abaixo, a que est de acordo como exposto e com as frmulas moleculares atuais do hidrognio e do oxignio :

a)

b)

c)

d)

e)

11. Consulte a tabela peridica e responda:

a) qual elemento possui z = 36? E qual a massa atmica desse elemento?

b) qual o smbolo qumico do fsforo? Qual o seu nmero atmico e massaatmica?

12. (PUCRJ) O xido de alumnio (Al2O

3) utilizado como anticido. A

reao que ocorre no estmago :

x Al2O

3 + y HCl z AlCl

3 + w H

2O

Os coeficientes x, y, z e w so, respectivamente:

a) 1, 2, 3, 6 b) 1, 6, 2, 3 c) 2, 3, 1, 6 d) 2, 4, 4, 3 e) 4, 2, 1, 6

13. (FATECSP) Uma caracterstica essencial dos fertilizantes a sua solubilida-de em gua. Por isso, a indstria de fertilizantes transforma o fosfato de clcio,cuja solubilidade em gua muito reduzida, num composto muito mais solvel,que o superfosfato de clcio. Representa-se esse processo pela equao:

Cax(PO

4)

2 + y H

2SO

4 Ca(H

2PO

4)

z + 2 CaSO

4

Onde os valores de x, y e z so, respectivamente:

a) 4, 2 e 2 b) 3, 6 e 3 c) 2, 2 e 2 d) 5, 2 e 3 e) 3, 2 e 2

14. (FuvestSP) A seqncia de reaes:

x KHCO3

M + CO2 + H

2O

CO2 + Ba(OH)

2N + H

2O

ficar correta se x, M e N forem substitudos, respectivamente, por:

a) 1, K2CO

3 e BaCO

3 b) 1, K

2O

2 e Ba

2C c) 2, K

2O, BaHCO

3

d) 2, K2CO

3 e BaHCO

3 e) 2, K

2CO

3 e BaCO

3

15. A formao de cido sulfrico, um dos responsveis pela acidez da chu-va, na atmosfera pode ser representada pelas equaes:

S(g) + O2 (g) SO

2 (g)

2 SO2 (g) + 2 H

2O (l) + O

2 (g) 2 H

2SO

4 (aq)

a) Essas equaes esto devidamente balanceadas?

b) Interprete a equao em termos de mol.

c) Estima-se que, anualmente, sejam lanadas na atmosfera cerca de 146milhes de toneladas (1,46 108 t) de dixido de enxofre. Que quanti-dade de matria de enxofre foi queimada para que toda essa quantida-de de SO

2 tenha sido produzida?

d) Qual a massa do cido sulfrico formado a partir dessa quantidade deSO

2?

Dados: massa molar S = 32 g/mol; O = 16 g/mol; H = 1 g/mol

16. (Fuvest 2002) O aspartame, um adoante artificial, pode ser utilizado parasubstituir o acar de cana. Bastam 42 miligramas de aspartame para produzir amesma sensao de doura que 6,8 gramas de acar de cana. Sendo assim, quantasvezes, aproximadamente, o nmero de molculas de acar de cana deve ser maiordo que o nmero de molculas de aspartame para que se tenha o mesmo efeitosobre o paladar?

a) 30 b) 50 c) 100 d) 140 e) 200

Dados: massas molares aproximadas (g/mol): acar de cana = 340; adoanteartificial = 300

17. (Fuvest) O Brasil produz, por ano, aproximadamente 5,0 . 106 t de cidosulfrico, 1,2 .106 t de amnia e 1,0 . 106 t de soda custica. Transformandotoneladas em mols, a ordem decrescente de produo dessas substncias ser:

a) H2SO

4 > NH

3 > NaOH

b) H2SO

4 > NaOH > NH

3

c) NH3 > H

2SO

4 > NaOH

d) NH3 > NaOH > H

2SO

4

e) NaOH > NH3 > H

2SO

4

Dados: massas molares em g/mol: H2SO

4 = 98; NH

3 = 17; NaOH = 40

Anotaes

Anotaes

Anotaes

Anotaes

Nome do Aluno

OrganizadoresMaria Eunice Ribeiro MarcondesMarcelo Giordan

Elaboradores

Ana Luiza Petillo NeryCarmen Fernandez

Qumica

2mdulo

GOVERNO DO ESTADO DE SO PAULO

Governador: Geraldo Alckmin

Secretaria de Estado da Educao de So Paulo

Secretrio: Gabriel Benedito Issac Chalita

Coordenadoria de Estudos e Normas Pedaggicas CENP

Coordenadora: Sonia Maria Silva

UNIVERSIDADE DE SO PAULO

Reitor: Adolpho Jos Melfi

Pr-Reitora de Graduao

Sonia Teresinha de Sousa Penin

Pr-Reitor de Cultura e Extenso Universitria

Adilson Avansi Abreu

FUNDAO DE APOIO FACULDADE DE EDUCAO FAFE

Presidente do Conselho Curador: Selma Garrido Pimenta

Diretoria Administrativa: Anna Maria Pessoa de Carvalho

Diretoria Financeira: Slvia Luzia Frateschi Trivelato

PROGRAMA PR-UNIVERSITRIO

Coordenadora Geral: Eleny Mitrulis

Vice-coordenadora Geral: Sonia Maria Vanzella Castellar

Coordenadora Pedaggica: Helena Coharik Chamlian

Coordenadores de rea

Biologia:

Paulo Takeo Sano Lyria Mori

Fsica:

Maurcio Pietrocola Nobuko Ueta

Geografia:

Sonia Maria Vanzella Castellar Elvio Rodrigues Martins

Histria:

Ktia Maria Abud Raquel Glezer

Lngua Inglesa:

Anna Maria Carmagnani Walkyria Monte Mr

Lngua Portuguesa:

Maria Lcia Victrio de Oliveira Andrade Neide Luzia de Rezende Valdir Heitor Barzotto

Matemtica:

Antnio Carlos Brolezzi Elvia Mureb Sallum Martha S. Monteiro

Qumica:

Maria Eunice Ribeiro Marcondes Marcelo Giordan

Produo Editorial

Dreampix Comunicao

Reviso, diagramao, capa e projeto grfico: Andr Jun Nishizawa, Eduardo Higa Sokei, Jos Muniz Jr.Mariana Pimenta Coan, Mario Guimares Mucida e Wagner Shimabukuro

Cartas aoAluno

Carta daPr-Reitoria de Graduao

Caro aluno,

Com muita alegria, a Universidade de So Paulo, por meio de seus estudantese de seus professores, participa dessa parceria com a Secretaria de Estado daEducao, oferecendo a voc o que temos de melhor: conhecimento.

Conhecimento a chave para o desenvolvimento das pessoas e das naese freqentar o ensino superior a maneira mais efetiva de ampliar conhecimentosde forma sistemtica e de se preparar para uma profisso.

Ingressar numa universidade de reconhecida qualidade e gratuita o desejode tantos jovens como voc. Por isso, a USP, assim como outras universidadespblicas, possui um vestibular to concorrido. Para enfrentar tal concorrncia,muitos alunos do ensino mdio, inclusive os que estudam em escolas particularesde reconhecida qualidade, fazem cursinhos preparatrios, em geral de altocusto e inacessveis maioria dos alunos da escola pblica.

O presente programa oferece a voc a possibilidade de se preparar para enfrentarcom melhores condies um vestibular, retomando aspectos fundamentais daprogramao do ensino mdio. Espera-se, tambm, que essa reviso, orientadapor objetivos educacionais, o auxilie a perceber com clareza o desenvolvimentopessoal que adquiriu ao longo da educao bsica. Tomar posse da prpriaformao certamente lhe dar a segurana necessria para enfrentar qualquersituao de vida e de trabalho.

Enfrente com garra esse programa. Os prximos meses, at os exames emnovembro, exigiro de sua parte muita disciplina e estudo dirio. Os monitorese os professores da USP, em parceria com os professores de sua escola, estose dedicando muito para ajud-lo nessa travessia.

Em nome da comunidade USP, desejo-lhe, meu caro aluno, disposio e vigorpara o presente desafio.

Sonia Teresinha de Sousa Penin.

Pr-Reitora de Graduao.

Carta daSecretaria de Estado da Educao

Caro aluno,

Com a efetiva expanso e a crescente melhoria do ensino mdio estadual,os desafios vivenciados por todos os jovens matriculados nas escolas da redeestadual de ensino, no momento de ingressar nas universidades pblicas, vm seinserindo, ao longo dos anos, num contexto aparentemente contraditrio.

Se de um lado nota-se um gradual aumento no percentual dos jovens aprovadosnos exames vestibulares da Fuvest o que, indubitavelmente, comprova aqualidade dos estudos pblicos oferecidos , de outro mostra quo desiguaistm sido as condies apresentadas pelos alunos ao conclurem a ltima etapada educao bsica.

Diante dessa realidade, e com o objetivo de assegurar a esses alunos o patamarde formao bsica necessrio ao restabelecimento da igualdade de direitosdemandados pela continuidade de estudos em nvel superior, a Secretaria deEstado da Educao assumiu, em 2004, o compromisso de abrir, no programadenominado Pr-Universitrio, 5.000 vagas para alunos matriculados na terceirasrie do curso regular do ensino mdio. uma proposta de trabalho que buscaampliar e diversificar as oportunidades de aprendizagem de novos conhecimentose contedos de modo a instrumentalizar o aluno para uma efetiva insero nomundo acadmico. Tal proposta pedaggica buscar contemplar as diferentesdisciplinas do currculo do ensino mdio mediante material didtico especialmenteconstrudo para esse fim.

O Programa no s quer encorajar voc, aluno da escola pblica, a participardo exame seletivo de ingresso no ensino pblico superior, como espera seconstituir em um efetivo canal interativo entre a escola de ensino mdio ea universidade. Num processo de contribuies mtuas, rico e diversificadoem subsdios, essa parceria poder, no caso da estadual paulista, contribuirpara o aperfeioamento de seu currculo, organizao e formao de docentes.

Prof. Sonia Maria Silva

Coordenadora da Coordenadoria de Estudos e Normas Pedaggicas

Apresentaoda rea

A Qumica tem sido vista como vil por muitos dos segmentos sociais quea desconhecem. Enquanto cincia, ela contribui para compreendermos as pro-priedades dos materiais, suas transformaes e suas estruturas em um nvel deorganizao inacessvel aos nossos sentidos. J os qumicos, desempenhamum papel importante na construo do conhecimento sobre processos e pro-dutos que servem ao bem estar das pessoas. Alimentos, roupas, medicamen-tos, habitaes so alguns exemplos de segmentos da indstria e daagropecuria, nos quais o conhecimento qumico fundamental.

fato tambm que os impactos causados pelas atividades humanas nomeio ambiente tm sido cada vez mais graves. O aumento do efeito estufa e areduo da camada de oznio so exemplos de atividades que dependem datransformao dos materiais. Ainda assim, a Qumica no a responsvel poresses fenmenos indesejveis. O conhecimento produzido pelos qumicos um dos instrumentos determinantes para aprofundar ou diminuir os