QUI109 QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas) 3ª aula /

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1 QUI109 QUÍMICA GERAL (Ciências Biológicas) 3ª aula / Prof. Mauricio X. Coutrim (disponível em:

2 Massa / Mol Massa é uma medida invariável da quantidade de matéria contida em um objeto. Peso é a força da atração entre um objeto e sua vizinhança (Terra). Mol é uma quantidade definida (de matéria) = 6, (Número de Avogadro). Massa Molar é a massa, em g, de uma quantidade igual a 1 mol (6, ) de matéria (molécula, íons, etc).

3 Massa / Mol Questão: Qual a massa, em g, de 6, (1 mol) átomos do isótopo 12 do carbono ( 12 C)? Resposta: Exatamente 12,000 g! Questão: Qual a massa, em g, de 1 átomo do isótopo 12 do carbono ( 12 C)? Resposta: Exatamente 12,000 g / 6, = 1, g = 12u (unidade de massa atômica). Questão: Qual a massa, em g, de 1 u? Resposta: Exatamente 12,000 g / 12 = 1, g

4 ESTEQUIOMETRIA A estequiometria é a relação quantitativa existente entre as espécies químicas que reagem entre si. Estratégia para resolver cálculos estequiométricos Muitas reações de combinação são de oxidação / redução A solução de problemas envolvendo estequiometria dependem dos coeficientes estequiométricos da equação química corretamente balanceada 03/10/2016 Química Analítica I Prof. Mauricio Xavier Coutrim 4

5 ESTEQUIOMETRIA Exemplos de problemas envolvendo estequiometria 1) Qual a massa de AgNO 3 (169,9 g/mol) necessária para converter 2,33 g de Na 2 CO 3 (106,0 g/mol) para Ag 2 CO 3 (275,7 g/mol)? Qual a massa de Ag 2 CO 3 (275,7 g/mol) que se formará? (R. 6,06 g de Ag 2 CO 3 ) Eq. da reação: 2 AgNO 3 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) Ag 2 CO 3 (s) + 2 NaNO 3 (aq) 2) Qual a massa de Ag 2 CO 3 (275,7 g/mol) formada quando 25,0 ml de AgNO 3 (169,9 g/mol) 0,200 mol.l -1 são misturados com 50,0 ml de Na 2 CO 3 (106,0 g/mol) 0,0800 mol.l -1? (R. 0,689 g de Ag 2 CO 3 ) Eq. da reação: 2 AgNO 3 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) Ag 2 CO 3 (s) + 2 NaNO 3 (aq) 03/10/2016 Química Analítica I Prof. Mauricio Xavier Coutrim 5

6 REAGENTE LIMITANTE Reagente limitante da reação é aquele reagente que é totalmente consumido na reação (que determina o final da reação) Os demais reagentes da reação são ditos em excesso! Questão: Qual a massa de amônia (NH 3 ) formada na reação de 84,0 g de N 2 com 12,0 g de H 2? E qual é o reagente limitante? Reação: N 2(g) + H 2(g) NH 3(g) Dica: utilize a estratégia apresentada anteriormente Resposta: 68,0 g de NH 3 e reagente limitante = H 2

7 RENDIMENTO DE REAÇÃO O rendimento de uma reação é calculado em termos percentuais Rendimento (%) = [ quantidade real (obtida) / quantidade teórica ] x 100% Questão: Qual o rendimento de reação quando 3,50 g de Na 3 PO 4 reage com 6,40 g de Ba(NO 3 ) 2 formando 4,70 g de Ba 3 (PO 4 ) 2? 2 Na 3 PO Ba(NO 3 ) 2 Ba 3 (PO 4 ) [ 6 NaNO 3 ] Resposta: 95,5%

8 São reações envolvendo compostos iônicos Exemplo: dissolução de calcário (formação de estalactites) CaCO 3(s) + H 2 O (L) + CO 2(aq) Ca(HCO 3 ) 2(aq) A água (composto não iônico) é um bom solvente para compostos iônicos (os íons ficam solvatados e conduzem corrente elétrica).

9 Formação de eletrólito (compostos iônicos) em água Soluções com eletrólitos conduzem eletricidade Reações de precipitação (formam produtos insolúveis) Pb(NO 3 ) 2(aq) + 2 KI (aq) PbI 2(s) + 2 KNO 3(aq) AgNO 3(aq) + KCl (aq) AgCl (s) + KNO 3(aq) = precipitado Reações de dupla troca (produtos = troca de íons dos reagente) CaCl 2(aq) + Na 2 CO 3(aq) CaCO 3(s) + 2 NaCl (aq) Equação iônica: Ca 2+ (aq) + 2Cl - (aq) + 2Na + (aq) + CO 2-3 (aq) CaCO 3(s) + 2Na + (aq) + 2Cl - (aq) Ca 2+ (aq) + CO 2-3 (aq) CaCO 3(s)

10 FORMAÇÃO DE PRECIPITADO: Compostos iônicos que formam precipitado em água

11 Conceito ácido/base de BrØnsted e Lowry (compostos iônicos) Ácido: doa próton / Base aceita próton Base conjugada: espécie formada após a doação do próton Ácido conjugado: espécie formada com o próton doado pelo ácido A tendência para o solvente aceitar ou doar prótons determina a força do soluto (ácido ou base) dissolvido Ácido forte (totalmente dissociado) e fraco (parcialmente dissociado)

12 Reações de neutralização (ácido / base) Um ácido e uma base formam um sal e água HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl(aq) + H 2 O (L) Mg(OH) 2(s) + 2 HCl (aq) MgCl 2(aq) + 2 H 2 O (L) Mg(OH) 2(s) + 2 H + (aq) Mg 2+ (aq) + 2 H 2 O (L) (equação iônica simplificada) Com formação de precipitado H 2 SO 4 + Ba(OH) 2 BaSO 4(s) + 2 H 2 O (L) Com formação de gás HCl (aq) + NaHCO 3(aq) antiácido NaCl(aq) + H 2 CO 3 H 2 O (L) + CO 2(g)

13 Reações de oxidação e redução São reações que ocorrem com transferência de elétrons (muitas dessas reações envolvem compostos iônicos) Oxidação: perda de elétrons por uma substância Redução: ganho de elétrons por uma substância Fe (s) + 2 H + (aq) Fe 2+ (aq) + H 2(g) Fe é oxidado (perde elétrons, aumenta a carga: 0 +2) H + é reduzido (ganha elétrons, diminui a carga: +1 0)

14 Reações de oxidação e redução Número de oxidação (nox) é carga do átomo (monoatômico, no composto ou no íon) Regras 1) Átomo elementar: nox = 0 (Ex. H 2, Fe, O 2, P, etc) 2) Íon monoatômico: nox = carga (Ex. Cl - nox = -1, Al 3+ nox = +3) 3) Íons oxigênio: geralmente nox = -2 (nos peróxidos nox = -1: H 2 O 2 ) 4) Íon hidrogênio: geralmente nox = +1 (nos hidretos nox = -1: NaH) 5) Íons halogênios: F- (sempre nox = - 1) e demais (nox -1 ou positivo) 6) A soma do nox de todos os átomos em 1) Composto neutro = nox = 0 2) Íon poliatômico = carga do íon (NO 3 - nox = -1, CO3 2- nox = -2, etc)

15 Reações de oxidação de metais em solução aquosa (reação de deslocamento) Na tabela são mostradas as semi reações dos metais Fe (s) Fe 2+ (aq) + 2é 2 H + (aq) + 2é H 2(g) Fe (s) + 2 H + (aq) Fe 2+ (aq) + H 2(g)

16 A série de atividade dos metais ajuda a prever as reações (somente metais com atividade maior que o H reagem com ácidos) Fe (s) + 2 H + (aq) Fe 2+ (aq) + H 2(g) Metais mais reativos: alcalinos e alcalinos terrosos Metais menos reativos: de transição família 10 e 11 (8B e 1B) Observe que: Cu (s) + 2 Ag + (aq) Cu 2+ (aq) + 2 Ag (s) Cu 2+ (aq) + 2 Ag (s) (não ocorre / Cu não oxida Ag) Tabela periódica Questão: Cloreto de ferro (II) em solução oxidará magnésio metálico? Escreva as equações molecular e iônica. FeCl 2(aq) + Mg (s) MgCl 2(aq) + Fe (s) // Fe 2+ (aq) + Mg (s) Mg 2+ (aq) + Fe (s)