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Química Aplicada ao Ambiente Classificação da Matéria e Medições Valentim M B Nunes Unidade Departamental de Engenharias Instituto Politécnico de Tomar,

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1 Química Aplicada ao Ambiente Classificação da Matéria e Medições Valentim M B Nunes Unidade Departamental de Engenharias Instituto Politécnico de Tomar, Fevereiro,2014 CET: ESTTQA-TMR1

2 Química: a Ciência Central

3 Química - É uma Ciência experimental que se ocupa do estudo da Matéria e das transformações que nela ocorrem. Matéria: Tudo o que possui massa e ocupa espaço. Substância pura: forma de matéria com composição bem definida e propriedades próprias. Exº: H 2 O, ouro, O 2, etc.. Elementos: blocos básicos da matéria! Não podem ser decompostos por meios químicos em substâncias mais simples Compostos: combinação de dois ou mais elementos unidos quimicamente em proporções bem definidas e constantes. Misturas: combinação de duas ou mais substâncias que mantêm a sua identidade. Homogéneas: Constituídas por uma única fase uniforme Heterogéneas: múltiplas fases. Conceitos básicos

4 Classificação da matéria Transformações físicas: a identidade das substâncias não é alterada. Transformações químicas: formação ou quebra de ligação química.

5 Exercício 1. Classifique em elementos ou compostos as seguintes substâncias: a) hidrogénio; b) água; c) ouro; d) metano Exercício 2. Classifique em elementos ou compostos as seguintes substâncias: a) dióxido de carbono; b) oxigénio; c) flúor; d) octano Exercício 3. Classifique em elemento, composto, mistura homogénea ou heterogénea: a) gasolina; b) óleo usado; c) árgon gasoso; d) água oxigenada

6 Elementos

7 Tabela Periódica

8 Estados da matéria Todas as substâncias podem, em princípio, existir em três estados de agregação: sólido, liquido ou gás.

9 Medição A medição é o acto que implica a determinação do valor de uma grandeza a medir, afectada de um erro de exactidão ou incerteza. A ciência que rege a medição é a metrologia. Propriedades macroscópicas: medição directa como por exemplo a massa (balança) ou o volume (buretas, pipetas, etc…) Propriedades microscópicas: medição indirecta, como as propriedades atómicas ou moleculares. Propriedades intensivas: não dependem da quantidade de matéria: exº densidade, temperatura… Propriedades extensivas: dependem da quantidade de matéria: exº massa, volume…

10 Unidades do Sistema Internacional (SI) Unidades de Base GrandezaUnidade SISímbolo Comprimentometrom Massaquilogramakg Temposegundos Corrente eléctricaampéreA TemperaturakelvinK Quantidade de matériamolemol Unidades derivadas: exº volume (m 3 ); força (N); energia (J), etc.

11 Prefixos do SI Prefixosímbolosignificadoexemplo gigaG ou GJ = 1x10 9 J megaM ou MJ = 1x10 6 J quilok1000 ou kg = 1x10 3 g decid1/10 ou dg = 1x10 -1 g centic1/100 ou cm = 1x10 -2 m milim1/1000 ou mm = 1x10 -3 m micro μ 1/ ou μ g = 1x10 -6 g nanon1/ ou nm = 1x10 -9 m picop1/ ou pm = 1x m

12 Volume A unidade derivada do SI para volume é o m 3. Os químicos trabalham normalmente com volumes mais pequenos. Uma outra unidade comum, não SI, é o litro.

13 Densidade A equação para a densidade é:

14 Exercício 4. A densidade do etanol é g/mL. Qual a massa de 17.4 cm 3 de etanol? Exercício 5. A densidade do mercúrio, o único metal liquido à temperatura ambiente, é 13.6 g/mL. Qual a massa de 5.5 mL de mercúrio? Exercício 6. A temperatura normal do corpo humano é 37 ºC. Qual a temperatura no SI em kelvin? Exercício 7. O bromo é um liquido avermelhado. Calcular a sua densidade se 586 g de substância ocuparem 188 mL. Exercício 8. A temperatura de fusão do chumbo é ºC. Qual a temperatura em kelvin?

15 Algarismos Significativos A contagem de algarismos significativos faz-se da esquerda para a direita, pelo primeiro algarismo diferente de zero. Eis alguns exemplos: algarismos significativos algarismos significativos algarismo significativo algarismos significativos. Para números sem casas decimais, os zeros podem ou não ser significativos. Por exemplo 600 pode ter 1,2 ou 3 algarismos significativos. Para eliminar esta ambiguidade deve usar-se a notação científica: 6.00x10 2 corresponde a 3 algarismos significativos Notação Científica: mx10 e m – mantissa maior que 1 e menor que 10 e – ordem de grandeza

16 Algarismos Significativos Soma e subtracção: resultado não pode ter mais dígitos à direita da virgula do que qualquer dos números originais. Exemplos: = = 0.13 (2 casas decimais) = = 90.4 (1 casa decimal) – 20.2 = 0.15 = 0.2 (1 casa decimal) – 0.12 = = 1.98 (arredonda para 1.98 com 2 casas decimais) Multiplicação e divisão: resultado apresenta-se com o nº de algarismos significativos correspondente ao valor com menor número de algarismos significativos. Exemplos: 0.7x2.00 = 1.4 = /1.30 = … = x = = 13 Etc.. Em cálculos intermédios mantêm-se mais algarismos. Valores exactos não devem ser considerados!

17 Definições associadas à medição

18 Exactidão e precisão Exactidão – está relacionada com a proximidade entre o valor medido e o valor verdadeiro da grandeza medida. Pode avaliar-se pelo cálculo do erro absoluto ou do erro relativo: Precisão – está relacionada com a proximidade entre si dos vários valores medidos. Pode avaliar-se pelo cálculo do desvio-padrão, s, em que n é o número de medições:

19 Método do factor unitário método do factor unitário Para converter entre unidades na resolução de problemas químicos usaremos a análise dimensional ou o chamado método do factor unitário. Em geral usamos a relação: Factor unitário! Exemplo: Converter a densidade da água g/mL em kg/m 3 (SI)

20 Exercício 9. Calcular o número de segundos num ano solar ( dias) Exercício 10. O limite de velocidade nas auto-estradas em Portugal é 120 km/h. Converta para o SI. Exercício 11. O cloro é usado para desinfectar piscinas. A concentração para esse feito deve ser 1 ppm ou seja 1g de cloro para cada milhão de gramas de água. Calcular o volume de solução de cloro a 6% em massa que se deve usar numa piscina contendo 2x10 4 galões de água ( 1 galão = 3.79 L; ρ = 1 g/mL). Exercício 12. O monóxido de carbono, CO, é um gás venenoso porque se liga fortemente à hemoglobina transportadora de oxigénio no sangue. Uma concentração de 8x10 2 ppm por volume de CO é considerada letal para os seres humanos. Calcular o volume, em litros, ocupado pelo CO numa sala que mede 17.6 m de comprimento, 8.8 m de largura e 2.64 m de altura com esta concentração.


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