O documento discute cuidados a serem tomados no uso preciso da linguagem química. Aborda a importância de comparações sem sentido, de evitar generalizações e de acompanhar a evolução dos modelos científicos.
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. 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. 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. 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. 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. 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.
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. 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. Retificando a generalização:
Para soluções aquosas bastante
diluídas, a concentração expressa
em mg ⋅ L−1 é igual à concentração
expressa em ppm.
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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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”.