TRANSFORMAÇÕES DA MATÉRIA Pode ser física ou química. Na transformação física, o aspecto da substância se modifica mas a sua identidade e composição permanecem inalteradas. P. ex.: a ebulição da água para gerar vapor, a dissolução do açúcar na água, etc. Na transformação química (ou reação química) ocorre alteração da identidade e composição das substâncias. P. ex.: queima da gasolina para gerar dióxido de carbono e água.

TRANSIÇÕES DE ESTADO FÍSICO EVAPORAÇÃO líquido  gás H > 0 Uma molécula de líquido movendo-se para cima com energia cinética suficientemente alta pode atravessar a superfície do líquido e passar para o estado gasoso. Quando um líquido evapora, as moléculas com Ec maior que a Ec média escapam e as menos energéticas ficam. Conseqüentemente, a Ec média das moléculas do líquido diminui gradualmente e a sua temperatura cai, por isso o líquido esfria. Para evaporar, um líquido retira calor do ambiente.

EBULIÇÃO líquido  gás H > 0 P. ex.: H2O(l)  H2O(v) H = 9,72 kcal/mol Ebulição  evaporação. São processos iguais? A evaporação ocorre espontânea e continuamente quando qualquer líquido é exposto ao ar. As moléculas do vapor do líquido se difundem na atmosfera. A evaporação ocorre apenas na superfície do líquido. Na ebulição, o vapor do líquido escapa com pressão suficiente para empurrar e deslocar a atmosfera acima. Não há difusão do vapor através da atmosfera. Bolhas de vapor formam-se de baixo para cima. Com o rápido fornecimento de calor provoca-se a ebulição de um líquido.

líquido  vapor  líquido Para que um líquido ferva é necessário que a sua pressão de vapor seja igual à pressão atmosférica. PONTO DE EBULIÇÃO O ponto de ebulição de um líquido é a temperatura na qual a pressão de vapor do líquido se torna igual à pressão total externa. À pressão mais baixa, o ponto de ebulição será mais baixo. PROCESSO DE SEPARAÇÃO DE 2 OU MAIS LÍQUIDOS DE PONTOS DE EBULIÇÃO DIFERENTES - DESTILAÇÃO líquido  vapor  líquido

LIQUEFAÇÃO gás  líquido H < 0 P  T. É possível liquefazer um gás ou vapor apenas baixando a temperatura. Porém, é impossível liquefazer um gás ou vapor unicamente aumentando a pressão, se a temperatura estiver acima da sua temperatura crítica, devido à Ec média das moléculas do gás ser muito elevada.

TEMPERATURA CRÍTICA Para cada substância há uma temperatura acima da qual o gás não pode ser liquefeito, qualquer que seja a sua pressão. A temperatura mais elevada em que uma substância pode existir na fase líquida é a temperatura crítica.

A pressão de vapor de um líquido aumenta com o aumento da temperatura até um certo ponto onde há um abrupto final da curva, que é o ponto crítico. A temperatura em que isso acontece é a temperatura crítica, Tc e a pressão de vapor correspondente é a pressão crítica, Pc. O significado deste ponto é que se a temperatura for maior que Tc não existe mais um líquido comum e sim um gás (ou fluído) supercrítico. Nas temperatura e pressão críticas da água a sua densidade é de apenas 0,4 g/mL, ou seja, pequena como deve ser a densidade de um gás, porém com a fluidez é de um líquido. Como os líquidos, os fluídos supercríticos podem se comportar como solventes, dissolvendo muitas substâncias.

TRANSIÇÃO SÓLIDO-SÓLIDO (ALOTROPIA) C(diamante)  C(grafita) H = 0,5 kcal/mol À temperatura ambiente, o diamante não se transforma em grafita porque os átomos de C não possuem agitação térmica suficiente para processar o rearranjo necessário. A entropia necessária para a conversão é muito alta.

FUSÃO sólido  líquido H > 0 P.ex.: H2O(S)  H2O(l) H = 1,44 kcal/mol Ao fornecer calor a um sólido, a sua temperatura aumenta e a energia vibracional e rotacional das partículas no retículo aumentam. Num determinado instante, a Ec torna-se suficientemente grande, superando as forças de atração (iônicas, covalentes, metálicas, de London, etc.) que mantêm as espécies (íons, moléculas, átomos) unidas no retículo e o sólido se funde. Esta temperatura é o ponto de fusão (PF) do sólido. PF é uma indicação da pureza de um sólido.

SOLIDIFICAÇÃO líquido  sólido H > 0 À medida que a temperatura cai, a Ec das partículas do líquido decresce. Num determinado momento, as interações intermoleculares chegam a um máximo e a solidificação é iniciada. SUBLIMAÇÃO sólido  gás H > 0 Cada sólido, do mesmo modo que cada líquido, tem uma pressão de vapor definida para cada temperatura. Sólidos de forças intermoleculares fracas normalmente sublimam. P. ex.: CO2(s)  CO2(g) I2(s)  !2(g) H2O(s)  H2O(v) (ocorre à baixa pressão)

P.ex.: Fe2O3(s) + 3CO(g)  2Fe(s) + 3CO2(g) REAÇÕES QUÍMICAS Uma reação química resulta no desaparecimento de uma ou mais substâncias e no aparecimento de outras com identidade, composição e propriedades intensivas diferentes. REAGENTES  PRODUTOS P.ex.: Fe2O3(s) + 3CO(g)  2Fe(s) + 3CO2(g)

SOLUÇÕES IÔNICAS - ELETRÓLITOS Eletrólito é uma substância que se dissolve na água e forma uma solução eletricamente condutora. São íons em movimento ordenado  constituem corrente elétrica. P.ex.: NaCl(s) + H2O  Na+(aq) + Cl(aq) HCl(aq) + H2O  H+(aq) + Cl(aq) A sacarose (C12H22O11) se dissolve na água mas a solução resultante não é condutora (não eletrolítica).

TIPOS DE REAÇÕES QUÍMICAS 1. Reações de precipitação: soluções de substâncias iônicas reagem formando precipitado (subst. Iônica sólida insolúvel). 2. Reações ácido-base: envolve a transferência de íons H+ entre os reagentes. 3. Reações de oxidação-redução: envolve a transferência de elétrons entre os reagentes.

REAÇÕES DE PRECIPITAÇÃO Um dos produtos formados é um sólido insolúvel em água  precipita. 3NiCl2(aq) + 2Na3PO4(aq)  Ni3(PO4)2(s) + 6NaCl(aq) Qual a força diretora de uma reação de precipitação? A diminuição da energia do sistema, pela remoção dos íons presentes em solução. O Ni3(PO4)2(s) formado é um eletrólito fraco (não dissocia em água).

PREVISÃO DE UMA REAÇÃO DE PRECIPITAÇÃO REGRAS: 1. Nitratos (NO3-), cloratos (ClO3-) e acetatos (CH3COO-) são solúveis. 2. Cloretos (Cl-), iodetos (I-), e brometos (Br-) são solúveis, exceto os de Ag+, Pb2+ e Hg2+. 3. Sulfatos (SO42-) são solúveis, exceto os de Ba2+, Sr2+ e Pb2+. CaSO4 e Ag2SO4 são ligeiramente solúveis.

4. Hidróxidos (OH-) são insolúveis, exceto os de metais alcalinos e NH4+. Hidróxidos de metais alcalinos terrosos são parcialmente solúveis. 5. Carbonatos (CO32-), fosfatos (PO43-) e silicatos (SiO4-) são insolúveis, exceto os de metais alcalinos e NH4+. 6. Sulfetos (S2-) são insolúveis, exceto os de metais alcalinos e NH4+. Os sulfetos de Mg2+, Al3+, Cr3+ e de metais alcalinos terrosos não podem ser precipitados porque se decompõem.

NH3(aq) + H2O(l)  NH4+(aq) + OH-(aq) REAÇÕES ÁCIDO-BASE ÁCIDO Segundo Arrhenius, é uma substância que, dissolvida em água, produz íons hidrogênio, H+. P. ex.: HNO3(aq) + H2O  H+(aq) + NO3-(aq) BASE Segundo Arrhenius, é uma substância que, dissolvida em água, produz íons hidróxido, OH-. P.ex.: Ca(OH)2(aq) + H2O  Ca2+(aq) + 2OH-(aq) NH3(aq) + H2O(l)  NH4+(aq) + OH-(aq) (reação ácido-base)

REAÇÕES DE NEUTRALIZAÇÃO É a reação entre um ácido e uma base que leva à formação de um composto iônico (sal) e água. HNO3(aq) + Ca(OH)2(aq)  Ca(NO3)2(aq) + 2H2O A força diretora da reação é a remoção dos íons da solução para formar um eletrólito fraco (água). A energia do sistema diminui.

REAÇÕES ÁCIDO-BASE COM FORMAÇÃO DE GÁS Alguns sais, como carbonatos, sulfitos e sulfetos, reagem com ácidos formando produtos gasosos. Na2CO3(aq) + 2HCl(aq)  2NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g) Na2SO3(aq) + 2HCl(aq)  2NaCl(aq) + H2O(l) + SO2(g) ZnS(s) + 2HCl(aq)  ZnCl2(aq) + H2S(g) A força diretora da reação é a remoção dos íons da solução para gerar um eletrólito fraco (um gás ou água).

REAÇÕES DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO Envolvem a transferência de elétrons de uma espécie para outra. Fe(s) + CuSO4(aq)  FeSO4(aq) + Cu(s) A equação química pode ser escrita na forma iônica: Fe(s) + Cu2+(aq)  Fe 2+ (aq) + Cu(s) Para isso é necessário saber o número de oxidação das espécies envolvidas.

NÚMEROS DE OXIDAÇÃO - NOX REGRAS 1. O número de oxidação de um átomo num elemento é sempre zero. P. ex.: Fe, Ca, H2, etc têm NOX = 0. 2. O número de oxidação de um átomo num íon monoatômico é igual à carga do íon. P. ex.: Na+ (NOX = +1), Ca+2 (NOX = +2), etc. 3. O número de oxidação do hidrogênio é +1, na maioria dos seus compostos (exceção nos hidretos, onde é -1). P. ex.: H2O, H2O2 (NOX = -1) e NaH (NOX = -1).

4. O número de oxidação do oxigênio é -2, na maioria dos seus compostos (exceção nos peróxidos, onde é -1). P. ex.: Na2O (NOX = -2), H2O2 (NOX = -1). 5. Metais alcalinos e alcalinos terrosos (grupos 1 e 2 da Tabela Periódica) têm NOX +1 e +2, respectivamente. 6. O número de oxidação do flúor é -1, em todos os seus compostos. Qualquer outro halogênio (Cl, Br, I) tem NOX -1 nos compostos binários, mas NOX variável quando tem oxigênio na sua fórmula. 7. A soma dos NOX dos átomos num composto é zero. E para um íon poliatômico, a soma dos NOX dos átomos é igual à carga do íon.

Calcule o NOX das espécies: Ca(s) + O2(g)  2CaO(s) Ca(s) + Cl2(g)  CaCl2(s) KClO3(s)  KCl(s) + O2(g) NH4Cl(s)  NH3(g) + HCl(g) Zn (s) + CuSO4(aq)  ZnSO4(aq) + Cu(s)

SEMI-REAÇÕES DE OXIDAÇÃO E REDUÇÃO Fe(s) + Cu2+(aq)  Fe 2+ (aq) + Cu(s) Oxidação é a perda de elétrons ou o aumento do número de oxidação de um átomo. Redução é o ganho de elétrons ou a diminuição do número de oxidação de um átomo. Quem é o agente oxidante e quem é o agente redutor, na equação química que representa o processo de oxi-redução?

TIPOS DE REAÇÕES DE OXI-REDUÇÃO 1. Reações de combinação 2. Reações de decomposição 3. Reações de deslocamento 4. Reações de combustão

CaO(s) + SO2(g)  CaSO3(s) REAÇÕES DE COMBINAÇÃO É a reação em que duas espécies se combinam para formar uma terceira substância. 2Na(s) + Cl2(g)  2 NaCl(s) Nem todas as reações de combinação são de oxi-redução. CaO(s) + SO2(g)  CaSO3(s)

REAÇÕES DE DECOMPOSIÇÃO É a reação em que um único composto, o reagente, forma dois ou mais produtos. 2HgO(S)  2Hg(s) + O2(g) 2KClO3(s)  2KCl(s) + 3O2(g) Nem todas as reações de decomposição são de oxi-redução. CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g)

REAÇÕES DE DESLOCAMENTO É a reação em que um elemento reage com um composto e desloca um elemento do composto. Fe(s) + CuSO4(aq)  FeSO4(aq) + Cu(s) Zn(s) + 2HCl(aq)  ZnCl2(aq) + H2(g) Relaciona-se à reatividade relativa dos metais: Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Au Pode-se prever a ocorrência de uma reação de deslocamento: Fe(s) + ZnCl2(aq)  FeCl2(aq) + Zn(s) está certo?

C4H10(g) + 13/2O2(g)  4CO2(g) + 5H2O(l) REAÇÕES DE COMBUSTÃO É a reação em que uma substância reage com o oxigênio, em geral com liberação rápida de calor e produção de chama. Mg(s) + ½ O2(g)  MgO(s) C4H10(g) + 13/2O2(g)  4CO2(g) + 5H2O(l)