MEDIR PARA CONTROLAR REAÇÕES QUÍMICAS Colégio INEDI Professor Luiz Antônio Tomaz Química – Turmas 102/102

Efetuando medidas Estudando reações químicas, até o presente momento, tivemos preocupação apenas com seus aspectos qualitativos. Reação química com liberação de gás.

Efetuando medidas As observações qualitativas, obviamente que são importantes, mas mostram apenas o que existe no sistema em estudo, não o quanto existe.

Efetuando medidas, exemplo real A análise qualitativa de uma amostra de ar, com suspeita de estar poluído, poderá demonstrar que há monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio, óxidos de enxofre, etc.

Poluição atmosférica: CO2, NO2, C, CO, SO2 normalmente estão presentes.

Efetuando medidas, exemplo real Sabemos que os gases citados são prejudiciais, mas a partir de que parâmetros? De nada vale essa análise se as quantidades, geralmente em gramas por metro cúbico, não forem expressas.

Efetuando medidas, a história Aliás, vendo a História da Química, nem sempre as medições tiveram destaque. Somente com Lavoisier (Séc. XVIII) é que a balança foi utilizada para determinar as massas dos participantes das reações químicas.

Lavoisier, o “pai da Química”, e seu laboratório (abaixo).

Efetuando medidas, uma necessidade Pois bem, encontramo-nos em um estágio tal do nosso curso de química, em que uma abordagem quantitativa é necessária, a fim de que possamos aprender novos conceitos.

O que é medir? É bom (re)lembrar que medida é o resultado da comparação entre aquilo que se mede com um padrão (arbitrário).

O que é medir? Assim, quando afirmamos que um saco de batatas apresenta massa igual a 50kg, queremos dizer que essa massa é 50 vezes maior do que a massa de um cilindro especial de platina-irídio ADOTADO INTERNACIONALMENTE.

O quilograma padrão Esse cilindro tem o volume aproximado de ... R=3,9cm H =3,9cm V = πR2H = 3,1416 x (3,9cm)2 x 3,9cm = 186,35cm3

É a unidade que dará significado à grandeza. O quilograma padrão Note que uma grandeza, além de um número que representa a quantidade, necessita de uma unidade. É a unidade que dará significado à grandeza.

Unidade = quilograma (kg) O quilograma padrão No caso da massa temos . . . Grandeza = massa Unidade = quilograma (kg)

Grandezas na Química Na Química, várias são as grandezas utilizadas. Sendo, além da massa, as principais ...

PRINCIPAIS GRANDEZAS E UNIDADES USADAS NA QUÍMICA *adotado pelo Sistema Internacional (SI) mol mol* quant. de matéria cal, J, ... caloria, joule*, ... energia atm, Pa, ... atmosfera, pascal*, ... pressão s, min, h, ... segundo*, minuto, hora, ... tempo ºC, K, ... graus celsius, kelvin*, ... temperatura L, mL, m3, ... litro, mililitro, metro cúbico*, ... volume g, kg, ... grama, quilograma*, ... massa ABREVIAÇÃO UNIDADE* GRANDEZA

Citamos algumas grandezas utilizadas pela química. Grandezas na Química Citamos algumas grandezas utilizadas pela química. Muitas outras, porém, são necessárias e aparecerão oportunamente ao longo dos estudos.

* não expressamos no SI, mas a mesma é muito comum na Química. Grandezas derivadas Destacamos, por outro lado, que há grandezas que derivam de outras. Como consequência, suas unidades também. Repare no exemplo a seguir . . . A densidade* do ferro é 7,8g/cm3. Note que a grandeza densidade deriva de massa e de volume. * não expressamos no SI, mas a mesma é muito comum na Química.

Ilustramos, em seguida, dois deles usados em química . . . Instrumentos de medida Instrumentos, mais sofisticados e precisos, são desenvolvidos, principalmente com o avanço da tecnologia digital. Ilustramos, em seguida, dois deles usados em química . . .

Instrumentos de medida para massa Balança analítica de laboratório

Proveta, balão volumétrico. Instrumentos de medida para volumes líquidos Proveta, balão volumétrico.

Escolha de um padrão para a Química* Agora que destacamos a importância de se medir, especialmente na Química, uma pergunta: Que padrão utilizar para medir a massa de um átomo ou uma molécula de uma determinada substância? * submicroscópica

Seria possível colocar um átomo em uma balança? Escolha de um padrão para a Química Lembremo-nos que átomos e moléculas são entes muito pequenos. Não os enxergamos diretamente. Fazemos modelos aproximados do que eles seriam na realidade. Seria possível colocar um átomo em uma balança?

Escolha de um padrão para a Química Como isso não é possível e a escolha de um padrão é arbitrária, faz-se a escolha de um que seja compatível com a pequenez dos átomos e das moléculas.

E o que tem tamanho de átomos? Outros átomos! Escolha de um padrão para a Química O padrão a ser escolhido deverá ter a mesma ordem de grandeza de átomos e de moléculas. E o que tem tamanho de átomos? Outros átomos!

De início a escolha do padrão recaiu no átomo de hidrogênio. Escolha de um padrão para a Química De início a escolha do padrão recaiu no átomo de hidrogênio. Hoje, a referência é o átomo de um dos isótopos do carbono: o carbono 12. Hidrogênio

Escolha de um padrão para a Química Na verdade, esse padrão tem como referência o carbono 12, mas apenas 1/12 do mesmo é chamada unidade de massa atômica*, ou simplesmente “u”. * Melhor dizer dalton (Da).

Escolha de um padrão para a Química Assim, ao comparar uma molécula de água com a unidade de massa atômica, dizemos que ela (a água) é 18 vezes mais “pesada” do que 1/12 da massa do carbono 12. Molécula de H2O MM = 18u (18Da)

Por isso, são utilizados como padrão o “grama”, o “litro”, ... O que fazer na prática? Na prática do laboratório ou da indústria não se trabalha com átomos ou moléculas isoladamente. Por isso, são utilizados como padrão o “grama”, o “litro”, ...

O que fazer na prática? Então, como relacionar a unidade de massa atômica com a unidade de grama, por exemplo? Agrupando uma quantidade muito grande de átomos ou de moléculas, para termos um fator de conversão.

O que fazer na prática? Aliás, em nosso dia a dia, várias vezes agrupamos “coisas” com o intuito de facilitar contagens. Quer ver? Dúzia de ovos = 12 unidades; Cento de salgadinhos = 100 unidades Milheiro de tijolos = 1000 unidades Resma de folhas de papel = 500 unidades

O que fazer na prática? Um dos significados do que foi exposto é: Fator de conversão da dúzia é 12; Fator de conversão do cento é 100; Fator de conversão de milheiro é 1000; Fator de conversão de resma é 500.

O que fazer na prática? Agrupar átomos e moléculas também é possível, mas salientamos que não é um conceito de fácil “digestão”. Isso, insistimos, por causa do tamanho diminuto desses entes, ou seja, (sub)microscópicos.

(seiscentos e dois sextilhões) Conceito de MOL Podemos dizer que a “dúzia”, o “milheiro”, o “cento” dos químicos é o MOL. Mas, quanto vale 1 MOL? Exatos 602000000000000000000000! (seiscentos e dois sextilhões)

Por razões de facilitação de escrita, é comum representá-lo em N. C.: Conceito de MOL Esse número gigantesco é simbolizado por “N” e é conhecido por número de Avogadro. Por razões de facilitação de escrita, é comum representá-lo em N. C.: N = 6,02 x 1023

Conceito de MOL Esse número fantasticamente grande é o fator de conversão de unidade de massa atômica em grama. SUBMICROSCÓPICO MACROSCÓPICO 6,02 x 1023 Unidade: u (Da) Unidade: g

(repare na coincidência numérica, nunca de unidade) Conceito de MOL Exemplificando . . . 1 molécula de H2O: 18u 1 MOL* de H2O: 18g (repare na coincidência numérica, nunca de unidade) * 6,02 x 1023 moléculas.

Conceito de MOL Significados: 18 u é a massa molecular da água; 18g é a massa molar da água. Perceba que massa molecular é diferente de massa molar.

Conceito de MOL Outro exemplo: Para o oxigênio(monoatômico), a massa atômica é 16u. A massa molar é 16g. Para o oxigênio (O2, molecular), a massa molecular é 32u. A massa molar é 32g.

Concluindo . . . Destacamos que não tivemos preocupação, nem tempo, para explicar os métodos utilizados pelos cientistas para chegar às conclusões apresentadas.

Concluindo . . . Por enquanto, basta-nos saber utilizar os conceitos apresentados: medidas, unidades de medida, instrumentos de medida, mol, massa molar, massa atômica, massa molecular.

Concluindo . . . Por fim, salientamos que os valores de massa atômica e conseqüentes valores de massa molecular e massa molar (é só fazer as conversões necessárias) podem ser obtidos (jamais decorados) utilizando a Tabela Periódica de Mendeleiev.

Agora, realize as atividades da apostila. Bom trabalho!