QUÍMICA GERAL E BIOQUÍMICA (1º ano/1º ciclo) Módulos I e II – QUÍMICA GERAL (Química Inorgânica e Química-Física)

BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA Livro: Química. 8ª ed. Mac-Graw Hill de Portugal, Lda. Raymond Chang (2005) Texto de apoio às aulas práticas Noções básicas de segurança no laboratório. Materiais e utensílios de laboratório. (à venda na AEISA). É obrigatório o uso de bata em todas as aulas TABELA PERIÓDICA E MÁQUINA DE CALCULAR – trazer sempre para as aulas, testes e exames

Avaliação de Conhecimentos Módulo I 3 testes parciais ou Exame parcelar do Módulo I ou Exame final

Relações Mássicas em Reacções Químicas Módulo I – Aula nº 1 Para as aulas 1 e 2, rever capítulo 2 (CHANG) – estrutura dos átomos, nº atómico, nº de massa e isótopos, moléculas e iões, compostos iónicos e moleculares, fórmulas químicas e nomenclatura de compostos inorgânicos. EQUILÍBRIO QUÍMICO E PROCESSOS DE SÍNTESE INDUSTRIAL Relações Mássicas em Reacções Químicas Massa Atómica N.º de Avogadro e Massa Molar Massa Molecular Reacções Químicas e Equações Químicas Quantidades de Reagentes e Produtos Química (8ª edição), R. Chang (2005) – CAPÍTULO 3, sub-capítulos: 3.1; 3.2; 3.3; 3.7; 3.8.

Massa atómica é a massa de um átomo em unidades de massa atómica (u). Mundo Micro (átomos e moléculas) Mundo Macro (gramas) Massa atómica é a massa de um átomo em unidades de massa atómica (u). Por definição: 1 átomo 12C «pesa» 12 u Nesta escala: 1H = 1,008 u 16O = 16,00 u

Massa atómica média do azoto: Nº de massa = nº protões + número de neutrões = 7+7=14 no 14N ou = 7+8=15 no 15N Azoto (N): 99,63% 14N (14,003 u) 0,37% 15N (15,000 u) Massa atómica média do azoto: 14,003 × 99,63 + 15,000 × 0,37 100 = 14,007 u 14,01 u (4 algarismos significativos).

Massa atómica média (14,01 u) Número atómico = nº protões Massa atómica Massa atómica média (14,01 u) Metais Metalóides Não-metais

Massa atómica média do lítio: 7,5% 6Li (6,015 u) 92,5 % 7Li (7,016 u) Massa atómica média do lítio:

Massa atómica média (6,941) Número atómico Massa atómica Metais Metalóides Não-metais

Número de Avogadro (NA) Dúzia = 12 Par = 2 Uma mole (mol) é a quantidade de substância que contém 6,0221367 × 1023 entidades elementares (átomos, moléculas ou outras partículas) (tantas quantas existem em, exactamente, 12 g de 12C) 1 mol = 6,0221367 × 1023 = NA Número de Avogadro (NA)

Massa molar é a massa de 1 mole de em gramas ovos sapatos Massa molar é a massa de 1 mole de em gramas berlindes átomos 1 mole átomos 12C = 6,022 × 1023 átomos = 12,00 g 1 átomo 12C = 12,00 u 1 mole átomos 12C = 12,00 g 12C 1 mole átomos de azoto = 14,01 g de N Para qualquer elemento massa atómica (u) = massa molar (gramas)

Massa atómica média (14,01 u) Número atómico Massa atómica Massa atómica média (14,01 u) Massa molar do N = 14,01 g mol-1 Metais Metalóides Não-metais

Uma mole de… S C Hg Cu Fe

Compreende a Massa Molar? Quantos átomos existem em 0,551 g de potássio (K)? Massa molar 1 mol K = 39,10 g K Nº Avogadro 1 mol K = = 6,022 × 1023 átomos K Massa de potássio (0,551g) Nº moles de potássio Nº átomos de potássio

Quantos átomos existem em 0,551 g de potássio (K)? Massa de potássio (0,551g) Nº moles de potássio 1 mol K = 39,10 g K Duas possibilidades de resolução sendo: n - nº moles de K (mol) m - massa de K (g) M - massa molar (g mol–1) n = m M 39,10 g mol-1 K 0,551 g K = 1,409 ×10-2 mol K

Nº Avogadro: 1 mol K = 6,022 × 1023 átomos K Quantos átomos existem em 0,551 g de potássio (K)? Nº moles de potássio (1,409 ×10-2 mol K) Nº átomos de potássio Nº Avogadro: 1 mol K = 6,022 × 1023 átomos K 1 mol K 6,022 × 1023 átomos K 1,409 ×10-2 mol K x átomos K 6,022 ×1023 átomos K × x = 8,49 ×1021 átomos K

Para qualquer molécula Massa molecular (ou peso molecular) é a soma das massas atómicas (em u) dos átomos da molécula. 1N 14,01 u 3H + 3 × 1,008 u NH3 17,03 u NH3 Para qualquer molécula massa molecular (u) = massa molar (gramas) 1 molécula NH3 = 17,03 u 1 mole NH3 = 17,03 g NH3 Massa molar (NH3) = 17,03 g mol-1

Compreende a Massa Molecular? Resultado: 1,33 × 10 24 átomos de H Quantos átomos de H existem em 12,5 g de NH3 ? Massa de NH3 Nº moles de NH3 Nº moles de H Nº átomos de H Massa molecular Nº Avogadro Nº átomos H em cada molécula Massa molar Resultado: 1,33 × 10 24 átomos de H

3 maneiras de representar a reacção de H2 com N2 para formar NH3 Um processo no qual uma substância (ou substâncias) se transforma numa ou mais novas substância é uma reacção química. 3 maneiras de representar a reacção de H2 com N2 para formar NH3 Três moléculas de hidrogénio + Uma molécula de azoto 2 moléculas de amoníaco 3H2 + N2 2 NH3 reagentes produtos Uma equação química usa símbolos químicos para mostrar o que acontece durante uma reacção.

Como «Ler» Equações Químicas N2 + 3H2 2NH3 1 molécula N2 reage com 3 moléculas H2 para dar 2 moléculas NH3 1 mol N2 reage com 3 mol H2 para dar 2 mol NH3 28,02 gramas N2 reagem com 6,048 gramas H2 para dar 34,06 g NH3 e não é 1 g N2 reage com 3 g H2 para dar 2 g NH3

Acertar Equações Químicas Escreva a(s) fórmula(s) correcta (s) do(s) reagente(s) no lado esquerdo e a(s) fórmula(s) correcta(s) do(s) produto(s) no lado direito da equação. O etano reage com oxigénio para formar dióxido de carbono e água C2H6 + O2 CO2 + H2O Altere os coeficientes estequiométricos (números que antecedem as fórmulas) para que o número de átomos de cada elemento seja igual em ambos os lados da equação. 2CO2 e não C2O4 Não altere os índices (números no seio das fórmulas)

Acertar Equações Químicas Comece por acertar os elementos que aparecem apenas num reagente e num produto. C2H6 + O2 CO2 + H2O Comece por C ou H, mas não O 1 carbono à direita Multiplique CO2 por 2 2 carbonos à esquerda C2H6 + O2 2CO2 + H2O 6 hidrogénios à esquerda 2 hidrogénios à direita Multiplique H2O por 3 C2H6 + O2 2CO2 + 3H2O

Acertar Equações Químicas Acerte os elementos que aparecem em dois ou mais reagentes ou produtos. C2H6 + O2 2CO2 + 3H2O Multiplique O2 por 7 2 2 oxigénios à esquerda 4 oxigénios (2×2) + 3 oxigénios (3×1) = 7 oxigénio à direita C2H6 + O2 2CO2 + 3H2O 7 2 Remova a fracção multiplicando ambos os lados por 2 2C2H6 + 7O2 4CO2 + 6H2O

Acertar Equações Químicas Assegure-se de que tem o mesmo número de cada tipo de átomo em ambos os lados da equação. 2C2H6 + 7O2 4CO2 + 6H2O 4 C (2 × 2) 12 H (2 × 6) 14 O (7 × 2) 4 C 12 H (6 × 2) 14 O (4 × 2 + 6) Reagentes Produtos 4 C 12 H 14 O

Acertar Equações Químicas Como informação adicional indicam-se, na equação química, os estados físicos dos reagentes e dos produtos : g – gasoso l – líquido s – sólido aq – em meio aquoso N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) 2HgO (s) 2Hg(l) + O2 (g) KBr (aq) + AgNO3 (aq) KNO3 (aq) + AgBr (s)

Acertar Equações Químicas Convém ainda referir que muitas reacções químicas são “reversíveis”, o que, nas equações químicas que traduzem as referidas reacções, é indicado por uma dupla seta: N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) KBr (aq) + AgNO3 (aq) KNO3 (aq) + AgBr (s)

Alterações de Massa em Reacções Químicas Escreva a equação química acertada. Converta as quantidades de substâncias conhecidas em moles. Utilize os coeficientes das equações acertadas para calcular o número de moles da quantidade procurada. Converta as moles de quantidade procurada nas unidades desejadas.

O metanol arde no ar de acordo com a equação não acertada CH3OH + O2 CO2 + H2O Se 209 g de metanol são utilizadas na combustão, que massa de água é produzida? 1 - Acertar a equação química Massa (g) CH3OH moles H2O 2 - massa molar CH3OH Coeficientes esteq. equação química massa molar H2O Resultado: 235 g H2O

Comece por C ou H, mas não O 1 - Acertar a equação química Comece por acertar os elementos que aparecem apenas num reagente e num produto. CH3OH + O2 CO2 + H2O Comece por C ou H, mas não O 1 carbono à direita nº de carbonos está certo 1 carbono à esquerda CH3OH + O2 CO2 + H2O 4 hidrogénios à esquerda 2 hidrogénios à direita Multiplique H2O por

1 - Acertar a equação química Acerte os elementos que aparecem em dois ou mais reagentes ou produtos. 1 + 2 = 3 oxigénios à esquerda CH3OH + O2 CO2 + 2H2O 2 + 2 (2×1) = 4 oxigénio à direita Falta 1 O Multiplique O2 por CH3OH + O2 CO2 + 2H2O Remova a fracção multiplicando ambos os lados por 2 2CH3OH + 3O2 2CO2 + 4H2O

2. Converta a quantidade de metanol em moles. 3. Utilize os coeficientes da equação acertada para calcular o número de moles de água. 4. Converta as moles de água em massa.

Química em Acção Necessidades das plantas: C, H, O N, P, K (macronutientes principais) Ca, S e Mg (macronutrientes secundários) Fe, Cu, Zn, Mn, Ni,Cl, B, Mo (micronutrientes) Fontes de elementos para as plantas: C - CO2 (g) existente na atmosfera H - H2O O - H2O e CO2 (g) e O2 (g) atmosférico N - o azoto molecular (N2 (g)) existente na atmosfera não é directamente utilizável pelas plantas

Química em Acção Principais formas de N utilizáveis pelas plantas: NH4+/NH3 NO3- Origem: Bactérias existentes no solo e em simbiose com algumas espécies de plantas como as leguminosas Descargas eléctricas na atmosfera Decomposição de detritos vegetais e animais Na maior parte das situações estas fontes de N são insuficientes para suprir as necessidades das culturas

NH3 Química em Acção N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) Aplicação de fertilizantes (adubos) “químicos” azotados: (NH4)2SO4 NH4NO3 Ca(NO3)2 (NH2)2CO NH3 Qual a matéria-prima para o fabrico de fertilizantes azotados? NH3 O NH3 é obtido industrialmente pelo processo Haber-Bosh N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)

Química em Acção Utilizações do amoníaco (NH3): Indústria química – produção de fertilizantes, produção de ácido nítrico, síntese de ureia, produção de detergentes, etc; Indústria do frio, do papel e alimentar – fluído refrigerante; Indústria têxtil – dissolvente; Indústria petroquímica; etc...