Aplicacao da linguagem_quimica_tito e canto

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Aplicacao da linguagem_quimica_tito e canto

  1. 1. CUIDADOS A SEREM TOMADOS NA APLICAÇÃO DA LINGUAGEM QUÍMICA
  2. 2. I. A linguagem química deve ser precisa! Comparações sem sentido dificultam o aprendizado. • Potencial-padrão de redução (E° e Eletronegativida de ) O potencial-padrão de redução é uma propriedade de um sistema macroscópico, por exemplo, um metal e seu respectivo íon em solução. Para um par redox metálico, tem-se: Mn+ (aq) + n e− ⇄ M (s) E° Os valores de potencial-padrão de redução refletem somente a propriedade redox das espécies envolvidas. Assim, quanto mais positivo o valor de E° mais for te é o , agente oxidante (espécie que se reduz, que recebe elétrons), no caso Mn+ (aq). Quanto mais negativo for o valor de E° mais forte será o agente redutor (espéc ie que , se oxida, que doa elétrons), no caso M (s).
  3. 3. Alguns casos frequentes de espécies que atuam como oxidantes! • Cátions metálicos: Exemplo: Cu2+ + 2 e− → Cu0 • Elementos não metálicos: Exemplo: Cℓ2 + 2 e− → 2 Cℓ− Alguns casos frequentes de espécies que atuam como redutores! • Elementos metálicos: Exemplo: Zn0 → Zn2+ + 2 e− • Ânions não metálicos: Exemplo: 2 I− → I2 + 2 e− • Cátions metálicos: Exemplo: Fe2+ → Fe3+ + 1 e−
  4. 4. Denomina-se eletronegatividade a tendência que o átomo de um determinado elemento apresenta para atrair elétrons, num contexto em que se acha ligado a outro(s) átomo(s). Embora essa atração se dê sobre todo o ambiente eletrônico que circunda o núcleo do átomo, é de particular interesse a atração que ele exerce sobre os elétrons envolvidos na ligação química.
  5. 5. Observe a seguir os valores de eletronegatividade e potencial-padrão de redução para alguns elementos: Elemento Eletronegatividade Potencial-padrão de redução Cu 1,8 +0,34 V Zn 1,6 −0,76 V Li 1,0 −3,05 V Na 1,0 −2,71 V Ag 1,6 +0,80 V
  6. 6. II. A linguagem química deve ser precisa! Cuidado com generalizações. • Ppm e mg/L significam a mesma coisa? Preparou-se uma solução contendo 2,4 ⋅ 10−2 g de um determinado soluto em 1.000 mL de água (d = 1,0 g ⋅ mL−1). Devido ao fato de a quantidade do soluto ser muito pequena em relação à quantidade do solvente, vamos considerar para efeitos de cálculo que a massa da solução é de 1.000 g e que o volume da mesma é de 1.000 mL.
  7. 7. Cálculo da concentração da solução expressa em mg/L: C = m1 / V ⇒ C = 2,4 ⋅ 10−2 g / 1,0 L ⇒ ⇒ C = 2,4 ⋅ 10−2 g ⋅ L−1 = 24 mg ⋅ L−1 Cálculo da concentração da solução expressa em τm: τm = m1 / m ⇒ τm = 2,4 ⋅ 10−2 g / 1 ⋅ 103 g ⇒ ⇒ τm = = 2,4 ⋅ 10−5 • Cálculo da concentração da solução expressa em ppm: ppm = 2,4 ⋅ 10−5 ⋅ 106 = 24 ppm.
  8. 8. Generalização (????): Para soluções bastante diluídas, a concentração expressa em mg ⋅ L−1 é igual à concentração expressa em ppm.
  9. 9. Será que ppm e mg ⋅ L−1 são sempre iguais? Vejamos o caso de uma solução alcoólica contendo o mesmo soluto: Preparou-se uma solução contendo 2,4 ⋅ 10−2 g de um determinado soluto em 1.000 mL de álcool etílico (d = 0,91 g ⋅ mL−1). Devido ao fato de a quantidade do soluto ser muito pequena em relação à quantidade do solvente, consideraremos para efeitos de cálculo que o volume da mesma é de 1.000 mL. Porém, nesse caso a massa de 1.000 mL de álcool é de 910 g e nesse caso a massa total da solução será de aproximadamente 910 g, que é a massa do solvente.
  10. 10. Cálculo da concentração da solução expressa em mg/L: C = m1 / V ⇒ C = 2,4 ⋅ 10−2 g / 1,0 L ⇒ ⇒ C = 2,4 ⋅ 10−2 g ⋅ L−1 = 24 mg ⋅ L−1 Cálculo da concentração da solução expressa em τm: τm = m1 / m ⇒ τm = 2,4 ⋅ 10−2 g / 9,1 ⋅ 103 g ⇒ ⇒ τm = = 2,64 ⋅ 10−5 Cálculo da concentração da solução expressa em ppm: ppm = 2,64 ⋅ 10−5 ⋅ 106 = 26,4 ppm.
  11. 11. Retificando a generalização: Para soluções aquosas bastante diluídas, a concentração expressa em mg ⋅ L−1 é igual à concentração expressa em ppm.
  12. 12. • Molalidade e concentração em quantidade de matéria significam a mesma coisa? MOLALIDADE (W) A molalidade de uma solução (representada por W) é numericamente igual à quantidade de matéria de soluto (nsoluto expressa em mol) por quilograma de solvente (msolvente expressa em kg). Assim: nsoluto (mol) W= msolvente (kg)
  13. 13. Exemplificando: Uma solução foi preparada misturando-se 2,0 mol (80 g) de NaOH e 1,0 kg (1.000 g ou 1,0 L) de água. m2 = 1,0 kg (1,0 L) de H2O m1 = 80 g de NaOH Vfinal > 1,0 L W = 2,0 molal ♏ < 2,0 mol/L Nesse caso é possível observar que o valor da molalidade da solução preparada é diferente da sua concentração em quantidade de matéria.
  14. 14. Há uma situação em que W e ♏se igualam? Sim, veja o exemplo a seguir: 1,0 kg (1,0 L) de H2O 1,0 kg (1,0 L) de H2O 80 g de NaOH 0,8 g de NaOH Vfinal > 1,0 L Vfinal ≅ 1,0 L W = 2,0 molal W = 0,02 molal ♏ < 2,0 mol/L ♏ = 0,02 mol/L
  15. 15. Generalizando (?????): Para soluções bastante diluídas, a concentração em quantidade de matéria (♏) e a molalidade (W) apresentam valores numéricos praticamente iguais. Isso ocorre porque 1,0 kg do solvente, acrescido de pequena quantidade de soluto, resultará num volume de solução praticamente igual a 1,0 L.
  16. 16. E se for utilizado um solvente diferente? Como fica? Vejamos o caso de uma solução alcoólica contendo o mesmo soluto: Preparou-se uma solução contendo 0,8 g de NaOH em 1,0 kg de álcool etílico (d = 0,91 g ⋅ mL−1). Nesse caso a concentração em quantidade de matéria será maior que Marca de 1,0 L 2,0 mol/L, pois 1,0 kg de álcool etílico corresponde a um volume menor que Nível da solução 1,0 L (d = 0,91 g ⋅ mL−1). m2 = 1,0 kg (910 mL); m1 = 0,8 g de NaOH Vfinal < 1,0 L W = 0,02 molal ; ♏ > 0,02 mol/L
  17. 17. Generalizando: Para soluções aquosas e diluídas, a concentração em quantidade de matéria (♏) e a molalidade (W) apresentam valores numéricos praticamente iguais. Isso ocorre porque 1,0 kg do solvente, acrescido de pequena quantidade de soluto, resultará num volume de solução praticamente igual a 1,0 L.
  18. 18. III. A linguagem química deve ser precisa! Deve evoluir com a evolução da ciência química. • A evolução dos modelos atômicos Experimentos permitem fazer Observações que revelam enquanto enquanto Regularidades continuar não mais da natureza a explicar explicar as as enunciadas como Princípios Aceita ou leis é ue que se pretende q Substituída explicar com uma Teoria ou aprimorada
  19. 19. As 7 Unidades de Base do Sistema Internacional de Medidas (SI) Grandeza Unidade Símbolo Comprimento Metro m Massa Quilograma kg Tempo Segundo s Corrente elétrica Ampere A Temperatura Kelvin K Intensidade luminosa Candela Cd Quantidade de matéria Mol mol
  20. 20. Quantidade de matéria é expressa na unidade mol O mol é definido como “a quantidade de matéria de um sistema que contém 6 ⋅ l023 unidades elementares”. Pela definição, qualquer quantidade de matéria que contenha 6 ⋅ l023 entidades elementares é 1 mol. Assim, pode-se ter 1 mol de átomos, de moléculas, de íons, de prótons, de elétrons, de outras partículas etc. O emprego dessa definição de mol tornou obsoletos e colocou em desuso diversos termos, como número de mols, número de moléculas-grama, número de átomos-grama (todos substituídos pela denominação quantidade de matéria).
  21. 21. As grafias “mol” e “mols” Consideremos como exemplo a unidade metro. A inscrição “5 m” é lida como “cinco metros”, pois “5 m” pressupõe a multiplicação do número cinco pela unidade (padrão de medida) metro. Então “5 m” significa cinco vezes o metro, ou seja, “cinco metros”. Por isso, é incorreta a representação “5 ms”. O símbolo da unidade não requer (e, por isso, não tem) plural.
  22. 22. No caso da unidade que expressa a grandeza quantidade de matéria, o nome da unidade (mol) e seu símbolo (mol) têm grafias idênticas, o que introduz um complicador. A quantidade de “dois mols” pode ser grafada como “2 mol” ou, por extenso, como “dois mols”. Rigorosamente falando, é incorreta a grafia “2 mols” assim como são incorretas as grafias “5 ms”, “8 Ls” e “16 gs”. Pela mesma razão que lemos “5 m” como “cinco metros”, devemos ler “5 mol” como “cinco mols”. E, se desejarmos grafar por extenso, devemos fazê-lo como “cinco mols”.
  23. 23. Constante de Avogadro (NA) Existe uma relação de proporcionalidade entre o número de entidades de uma amostra e sua quantidade de matéria. Dessa forma podemos afirmar que, para qualquer amostra de uma determinada substância, seu número de entidades (N) é diretamente proporcional a sua quantidade de matéria (n). A constante de proporcionalidade que permite a passagem de quantidade de matéria para número de entidades é conhecida como Constante de Avogadro (NA). N α n ⇒ N = NA ⋅ n ⇒ N A = N / n A Constante de Avogadro (NA) é o número de entidades (N) por unidade de quantidade de matéria (n). É uma constante com unidade e não um número puro. Seu valor é igual a 6,02214 ⋅ 1023 mol−1.
  24. 24. Massa molar (M) Para qualquer amostra de substância, sua massa (m) é diretamente proporcional a sua quantidade de matéria (n). A constante de proporcionalidade que permite a passagem de quantidade de matéria para massa, conhecida como “massa molar” (M), nada mais é que a massa da substância por unidade de quantidade de matéria. mαn ⇒m=M⋅n ⇒ M=m/n Massa molar de determinada entidade química é a massa de um mol de unidades dessa entidade química. A expressão correta para se referir à massa de uma porção de substância cuja quantidade de matéria é um mol é a massa molar (M).
  25. 25. O que Einstein disse a respeito do Físico Paul Ehrenfest “Essa capacidade pouco comum que ele desenvolveu tão bem de perceber a essência de uma noção teórica, de despir uma teoria de suas vestimentas matemáticas até que a idéia básica se manifeste com clareza, o tornou o melhor professor que eu já conheci na nossa profissão”.

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