CUIDADOS A
SEREM TOMADOS
NA APLICAÇÃO DA
  LINGUAGEM
   QUÍMICA
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).
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−
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.
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
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.
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.
Generalização (????):
Para soluções bastante diluídas, a
concentração expressa em mg ⋅ L−1
 é igual à concentração expressa
             em ppm.
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.
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.
Retificando a generalização:
 Para soluções aquosas bastante
diluídas, a concentração expressa
em mg ⋅ L−1 é igual à concentração
        expressa em ppm.
• 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)
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.
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
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.
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
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.
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
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
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).
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.
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”.
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.
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).
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”.

Aplicacao da linguagem_quimica_tito e canto

  • 1.
    CUIDADOS A SEREM TOMADOS NAAPLICAÇÃO DA LINGUAGEM QUÍMICA
  • 2.
    I. A linguagemquímica 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 frequentesde 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 atendência 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 seguiros 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 linguagemquímica 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 concentraçãoda 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.
    Generalização (????): Para soluçõesbastante diluídas, a concentração expressa em mg ⋅ L−1 é igual à concentração expressa em ppm.
  • 9.
    Será que ppme 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 concentraçãoda 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 econcentração 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 foipreparada 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 situaçãoem 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 soluçõesbastante 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 forutilizado 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 aquosase 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 linguagemquímica 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 Unidadesde 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 matériaé 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 daunidade 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) Paraqualquer 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 Einsteindisse 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”.