Química Geral - Caderno de Atividades - 3.ª edição

QUÍMICA GERAL Caderno de Atividades 3a edição

JOSÉ RICARDO L. ALMEIDA NELSON BERGMANN FRANCO A. L. RAMUNNO

Direção Geral: Supervisão Editorial: Revisão de Texto: Revisão de Provas: Ilustrações: Editoração Eletrônica: Capa: Fotografias da Capa: Impressão e Acabamento:

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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Almeida, José Ricardo L. Química geral : caderno de atividades / José Ricardo L. Almeida, Nelson Bergmann, Franco A. L. Ramunno - - 3. ed. -- São Paulo : HARBRA, 2015.

Bibliografia.

ISBN 978-85-294-0445-5 1. Química (Ensino médio) I. Bergmann, Nelson. II. Ramunno, Franco A. L. III. Título

14-11674

CDD-540.7 Índices para catálogo sistemático: 1. Química : Ensino médio 540.7

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QUÍMICA GERAL – CADERno DE ATIvIDADES – 3a edição Copyright © 2015 por editora HARBRA ltda.

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ISBN 978-85-294-0445-5

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12/8/15 9:29 AM

Apresentação

“A satisfação da própria curiosidade é uma das grandes fontes de felicidade da vida.”

“Satisfaction of one’s curiosity is one of the greatest sources of happiness in life.”

Linus Pauling Químico norte-americano, prêmio Nobel de Química (1954) e da Paz (1962).

Já se foi o tempo em que a Química era vista como um conjunto de teorias e suposições sobre algo que não se sabia exatamente o que era, sobre um tipo de “mágica”.

Constata-se, hoje, que a Química está presente em todas as atividades humanas, na vida dos seres, nas relações comerciais, na luz que emana da combustão de uma folha de papel.

Os antigos egípcios afirmavam que o significado de Ke-me (chem), a Química, era “terra”. E estavam certos. A amplitude e abrangência da ciência Química em nossa Terra podem até mesmo nos amedrontar, mas para não deixar que isso aconteça é preciso conhecer essa ciência. Não só o que ela foi e o que ela é, mas também o que ela será.

Química é transformação e conexão. E o mesmo pode ser afirmado para o objetivo deste trabalho: o conhecimento.

Nosso convite tem como origem a pretensão (nada modesta!) de transformar a visão que se tem da Química e inseri-la em um mundo que faça jus às particularidades contemporâneas, sem, contudo, esvaziar sua grandeza. Com esta coleção almeja-se apresentar de forma descontraída e precisa não só os preceitos básicos, mas também discussões mais aprofundadas da ciência central. Deseja-se, enfim, poder partilhar cada uma dessas reflexões com aqueles que agora leem estas palavras, porque só assim fará sentido querer compreendê-las.

Com esse objetivo, os conteúdos de Química passam a ser divididos, a partir desta edição, em quatro volumes, cada um contendo exercícios agrupados em séries em ordem crescente de dificuldade (Séries Prata e Ouro, para o livro de Química Geral; Séries Prata, Ouro e Platina para os demais), de modo a guiar os alunos nessa escalada do conhecimento.

No livro Química Geral, o aluno percorrerá os conceitos fundamentais da atomística e química geral.

A química orgânica, por sua vez, é tratada com exclusividade pelo livro Química Orgânica. Esse volume aborda os diversos tipos de reações até a introdução da bioquímica.

No livro Físico-Química, que busca estabelecer o primeiro contato entre a Química e a Física, passa-se pelo estudo das soluções, propriedades coligativas, termoquímica, cinética, equilíbrio molecular e iônico. Essa linha de estudo da físico-química será encerrada e aprofundada pelo livro Eletroquímica, que também aborda conceitos como pilhas, pilhas combustíveis e processos de eletrólise, colocando em pauta, do ponto de vista econômico e sustentável, possíveis fontes alternativas de energia.

Além da nova organização dos volumes, nesta nova edição foram inseridos Exercícios Resolvidos de modo a auxiliar o estudante no processo de aprendizagem.

E se a sustentabilidade é uma das palavras de ordem da Química do novo milênio, não poderíamos deixar de evoluir também nesse sentido. A partir desta edição, os gabaritos e resoluções dos exercícios encontram-se disponíveis na Internet e podem ser acessados pelos alunos por meio da plataforma da editora HARBRA, responsável pela edição deste material.

Nosso agradecimento especial aos alunos por nos acompanharem na procura por uma visão transformadora da Química, inserindo-a no século XXI, de modo sustentável e limpo, sem perder o foco com as relações do cotidiano.

Um abraço, Os autores.

Conteúdo

1 O Primeiro Contato com a Ciência Química ............................................. 11 Ciência ..................................................................

Materiais ................................................................

Massa ...................................................................

Volume ..................................................................

Conceito de Química ...........................................

Substância – mistura ...........................................

Indústria química ..................................................

Exercícios Série Prata ..........................................

Exercícios Série Ouro ..........................................

11 11 11 12 13 13 14 15 17

2 As Propriedades Físicas das Substâncias ....................................... 19 Introdução ............................................................

Conceito ................................................................

Estado físico ou de agregação – a matéria é particulada .......................................................

Noção de temperatura .........................................

Previsão do estado físico a partir dos valores de PF (ponto de fusão) e PE (ponto de ebulição) – duas propriedades físicas ...............................

Massa e volume são grandezas diretamente proporcionais. Densidade ................................

Coeficiente de solubilidade ...................................

Propriedades organolépticas ................................

As propriedades físicas são as que identificam as substâncias .................................................

Critérios de pureza ................................................

Exercícios Série Prata ...........................................

Exercícios Série Ouro ...........................................

19 19 19 20

20 21 22 22 22 22 23 26

3 As Transformações das Substâncias ....................................... 33 Introdução .............................................................

Transformação ou fenômeno ................................

Conceito de energia ..............................................

Noção de calor ......................................................

Transformação física ou fenômeno físico .............

33 33 33 33 34

Transformação química ou fenômeno químico ou reação química ..........................................

Evidências da ocorrência de uma reação química ................................................

Propriedades químicas ........................................

Exercícios Série Prata ..........................................

Exercícios Série Ouro ..........................................

34 35 35 35 36

4 Aspectos Quantitativos das Reações Químicas ............................ 40 Introdução ............................................................

Lei da conservação da massa ou Lei de Lavoisier ...............................................

Lei das proporções constantes ou Lei de Proust ....................................................

Método científico .................................................

Exercícios Série Prata ..........................................

Exercícios Série Ouro ..........................................

40 40 40 40 42 45

5 Modelo Atômico de Dalton Explicando as Leis das Reações Químicas.

Avogadro Introduzindo o Conceito de Molécula. ...................................... 48 Atomismo na Grécia Antiga .................................

A volta do atomismo ............................................

Dalton explicando a Lei de Lavoisier ...................

Dalton explicando a Lei de Proust .......................

Modelo atômico de Dalton ou teoria atômica de Dalton .........................................................

Lei volumétrica de Gay-Lussac ...........................

Classificação das substâncias ............................

Mistura .................................................................

Exercícios Série Prata ..........................................

Exercícios Série Ouro ..........................................

48 48 49 49 49 49 50 51 51 53

6 Evolução dos Modelos Atômicos.

Descoberta do Elétron. Modelo Atômico de Thomson. ....................... 57 Introdução ............................................................ 57 Raios catódicos: ampola de Crookes .................. 57

Natureza dos raios catódicos. Experiências de Thomson. Descoberta do elétron. ..................

Modelo atômico de Thomson (“pudim com ameixas”) ........................................................

Exercícios Série Prata ..........................................

Exercícios Série Ouro ..........................................

57 58 58 59

7 Evolução dos Modelos Atômicos.

Descoberta do Núcleo Atômico.

Modelo Atômico de Rutherford.

Conceitos Provenientes do Modelo Nucleado. ............................. 62 Noção de radioatividade. Polônio emissor de radiação alfa. ...................................................

Experiência de Rutherford ...................................

Interpretação de Rutherford para os resultados da experiência feita por Geiger e Marsden ....

Modelo atômico de Rutherford – modelo planetário ...........................................

Composição dos átomos ....................................

Conceitos provenientes do modelo nucleado .....

Exercícios Série Prata ..........................................

Exercícios Série Ouro ..........................................

62 62 63 63 63 64 65 70

8 Evolução dos Modelos Atômicos.

Espectro Atômico do Hidrogênio.

Modelo Atômico de Bohr. ................. 73 Introdução ............................................................

Dispersão da luz branca – experiência de Newton – espectro contínuo ...........................

Dispersão da luz da lâmpada de hidrogênio.

Espectro atômico ou de raia ou descontínuo. ...

Bohr explicando o espectro atômico do hidrogênio .......................................................

Energia das camadas eletrônicas para o átomo de hidrogênio ..................................................

Modelo atômico de Bohr .....................................

Camadas eletrônicas ou níveis de energia ..........

Distribuição eletrônica nas camadas ...................

Teste da cor da chama .........................................

Exercícios Série Prata ..........................................

Exercícios Série Ouro ..........................................

73 73 73 73 74 75 75 75 76 77 79

9 Evolução dos Modelos Atômicos.

Subníveis. Modelo Atômico de Sommerfeld. ..................................... 83 Espectro atômico de átomos com muitos elétrons ........................................................... 83 Modelo atômico de Sommerfeld ......................... 83

Organizando a eletrosfera: nível de energia e subnível de energia .......................................

Número máximo de elétrons em cada subnível ....

Energia do subnível ............................................

Distribuição dos elétrons nos subníveis ............

Exercícios Série Prata . .......................................

Exercícios Série Ouro ........................................

83 83 84 84 85 88

10 Surgimento da Tabela Periódica ... 90 Organização dos elementos ..............................

Döbereiner – primeiro cientista a organizar os elementos .................................................

Dmitri Mendeleev – pai da Tabela Periódica ......

Moseley – ordenação correta dos elementos na Tabela Periódica .......................................

Formato da Tabela Periódica .............................

Estrutura eletrônica e Tabela Periódica .............

Através da distribuição eletrônica podemos localizar o elemento na Tabela Periódica .....

Classificação dos elementos segundo a IUPAC...

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

90 90 90 91 92 93 94 94 95 98

11 As Propriedades Periódicas Auxiliando na Compreensão da Estrutura Interna das Substâncias ................................... 102 Conceito de propriedades periódicas ...............

Previsão do raio atômico para os elementos representativos .............................................

Energia de ionização (EI) ....................................

Afinidade eletrônica (AE) ou eletroafinidade ......

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

102 102 104 106 107 110

12 Teoria do Octeto Explicando a Formação de um Grande Número de Substâncias .............................. 117 Introdução ..........................................................

Grupo 18 – gases nobres (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) ..................................

Teoria do octeto ou regra do octeto ..................

Participação dos metais em uma ligação química ..........................................................

Participação dos não metais em uma ligação química ..........................................................

Notação de Lewis: notação que auxilia na compreensão de uma ligação química .........

117 117 118 118 119 119

Eletronegatividade: propriedade periódica que explica como são formadas as ligações químicas ........................................................ 119 Exercícios Série Prata ........................................ 120 Exercícios Série Ouro ........................................ 122

13 As Substâncias Metálicas ............ 125 Introdução ..........................................................

Corrente elétrica explicando a ligação metálica ...

Modelo do mar de elétrons ................................

O modelo do mar de elétrons explicando as propriedades dos metais ..............................

A fórmula de uma substância metálica .............

Ligas metálicas ..................................................

Determinação do raio atômico de um metal ......

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

125 125 126 126 127 127 127 128 129

14 As Substâncias Iônicas ................. 133 Introdução .........................................................

Formação da ligação iônica: transferência de elétrons .........................................................

A fórmula de uma substância iônica .................

Estrutura interna do cloreto de sódio (NaCl) .....

Propriedades dos compostos iônicos ...............

Determinação dos raios iônicos ........................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

133 133 134 134 135 135 136 139

15 As Substâncias Moleculares ........ 144 Introdução .........................................................

Formação da ligação covalente ou molecular: compartilhamento de um, dois ou três pares de elétrons ....................................................

A formação do par de elétrons explicada pela origem dos elétrons de valência de cada átomo ........................................................

A formação do par de elétrons explicada pela quantidade de elétrons de valência dos átomos participantes ....................................

Moléculas em que o átomo central tem menos que 8 elétrons de valência ............................

Moléculas em que o átomo central tem mais que 8 elétrons de valência ............................

Moléculas ímpares .............................................

Número de ligações covalentes e dativas .........

Classificação das substâncias com relação à presença ou não de carbono ........................

Propriedades das substâncias moleculares .....

Raio covalente ....................................................

144

144

144

145 146 146 146 147 147 147 147

Exercícios Série Prata ........................................ 148 Exercícios Série Ouro ........................................ 151

16 Fatores que Influem nas Propriedades das Substâncias.

Geometria Molecular. .................... 156 Introdução .........................................................

Geometria molecular ..........................................

Teoria da repulsão dos pares de elétrons da camada de valência (VSEPR) ........................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

156 156 156 158 161

17 Fatores que Influem nas Propriedades das Substâncias.

Polaridade de Moléculas. ............. 164 Introdução .........................................................

Experiência para verificar se há ou não polaridade de moléculas ...................................

Moléculas diatômicas com átomos diferentes (AB) são polares ...........................................

Moléculas diatômicas com átomos iguais (A 2) são apolares ou não polares ........................

Moléculas poliatômicas .....................................

Explicação da experiência para verificar se há ou não polaridade de moléculas .............

Ligações iônicas versus ligações covalentes .....

Polaridade das moléculas orgânicas .................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

164 164 164 164 164 166 166 166 168 171

18 Fatores que Influem nas Propriedades das Substâncias.

Forças ou Ligações Intermoleculares. .......................... 176 Introdução ..........................................................

Forças intermoleculares e o estado físico .........

Movimento interno dos elétrons em uma molécula ........................................................

Tipos de forças intermoleculares ......................

Número de pontes de hidrogênio que rodeiam uma molécula no estado sólido ....................

Cristal molecular do gelo ...................................

Ponte de hidrogênio na estrutura do DNA .........

Viscosidade e tensão superficial .......................

Interação íon-dipolo ...........................................

Raio de van der Waals .......................................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

176 176 176 177 178 178 179 179 181 181 182 185

19 Forças Intermoleculares Influindo no Ponto de Ebulição. Curva de Aquecimento. ................................. 190 Ponto de ebulição versus forças intermoleculares ............................................

Intensidade das forças intermoleculares para moléculas com tamanhos próximos .............

Comparando pontos de ebulição de substâncias moleculares ..............................

Diferenciando substâncias de misturas com auxílio das curvas de aquecimento ..............

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

190 190 191 191 193 198

20 Regra de Solubilidade.

Separação dos Componentes de uma Mistura. ............................ 206 Introdução ..........................................................

Regra de solubilidade .......................................

Exemplos ............................................................

Separação das substâncias em uma mistura.

Análise imediata. ...........................................

Cromatografia em papel ....................................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

206 206 206 207 211 211 216

21 Alotropia. Cristal Covalente.

Macromoléculas. ........................... 223 Conceito .............................................................

A alotropia do elemento oxigênio ......................

A alotropia do elemento carbono ......................

A alotropia do elemento enxofre ........................

A alotropia do elemento fósforo ........................

Cristal covalente do dióxido de silício ou sílica: SiO2 .....................................................

Comparando as diferenças entre os tipos de cristal .............................................................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

223 223 224 226 227 227 228 229 233

22 Equação Química: Forma Elegante de Representar uma Reação Química ............................ 238 Recordando: o que é uma reação química .......

Equação química ...............................................

Método das tentativas .......................................

Nomes particulares de algumas reações químicas ........................................................

Exercícios Série Prata ........................................

238 238 238 239 240

23 Ácidos de Arrhenius ...................... 243 Vinagre: a solução ácida mais antiga ................

Teorias sobre ácidos até Arrhenius ...................

Explicação atual da teoria da dissociação eletrolítica de Arrhenius ................................

Nomenclatura dos ácidos .................................

Fórmulas estruturais dos oxiácidos ..................

Hidrogênio ionizável ..........................................

Usos dos principais ácidos ...............................

Exercícios Série Prata .......................................

Exercícios Série Ouro .......................................

243 243 244 244 245 246 248 248 250

24 Bases de Arrhenius ....................... 254 A história do sabão. Soda cáustica (NaOH) ......

Teorias sobre bases até Arrhenius ....................

Explicação atual da teoria da dissociação eletrolítica de Arrhenius ................................

Amônia (NH3) é uma base de Arrhenius diferente ........................................................

Tabela dos principais cátions usados no estudo das substâncias inorgânicas ........................

Formulação das bases .......................................

Nomenclatura das bases ...................................

Fórmula estrutural das bases ............................

Usos das principais bases ................................. Ácidos versus bases ..........................................

Noções sobre os indicadores ácido-base .........

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

254 254 255 255 255 256 256 256 256 256 256 257 259

25 Estudo dos Sais ............................. 261 Por que a água do mar é salgada? ....................

Conceitos de sais ...............................................

Nomenclatura dos ânions ..................................

Nomenclatura dos sais ......................................

Formulação dos sais ..........................................

Fórmula estrutural dos sais ...............................

Dissociação dos sais em água ..........................

Usos dos principais sais ....................................

Sais hidratados: sal.x H2O .................................

Dissociação iônica e ionização ..........................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

261 261 261 262 262 262 263 263 263 263 264 267

26 Óxidos ............................................ 272 Vidro ................................................................... 272 Conceitos de óxidos .......................................... 272

Nomenclatura dos óxidos .................................. Óxidos básicos .................................................. Óxidos ácidos ou anidridos ............................... Óxidos anfóteros ................................................ Óxidos neutros ou indiferentes ..........................

Principais óxidos ................................................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

272 273 274 275 275 276 276 279

27 Reação de Neutralização ............. 287 Antiácido ............................................................

Reação de neutralização ...................................

Reação de neutralização total ...........................

Reação de neutralização parcial do ácido .......

Reação de neutralização parcial da base ..........

Reação de neutralização com NH3 ....................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro .......................................

287 287 287 288 288 288 289 290

28 Reação de Dupla-troca ................. 293 Tratamento de água – ETA .................................

Reações de dupla-troca ....................................

Previsão de ocorrência de uma reação de dupla-troca ....................................................

Regras de solubilidade em água .......................

Reações de dupla-troca com precipitação .......

Reação de dupla-troca com formação de substância volátil ..........................................

Reação de dupla-troca com formação de um ácido fraco ou uma base fraca .....................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

293 294 294 294 295 295 296 297 301

29 Reação de Deslocamento ............ 309 Introdução ..........................................................

Reação de deslocamento ou simples troca ......

Reação de deslocamento entre metais .............

Reação de deslocamento entre não metais ......

Reação dos metais com ácidos diluídos ...........

Reação de metais com água .............................

O que significa deslocar? ..................................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

309 309 309 310 310 310 311 311 313

30 Reação de Oxirredução ................ 317 Origem de oxidação e redução .........................

Reação de oxirredução ......................................

Números de oxidação (Nox) ..............................

Regras para determinar o número de oxidação ...

317 317 317 317

Cálculo do Nox de um elemento que não se encontra nas regras ......................................

Conceito de oxidação e redução utilizando o número de oxidação .....................................

Agentes oxidantes e redutores ..........................

Significado dos termos de oxirredução .............

Reações de oxirredução ....................................

Peróxidos ...........................................................

Número de oxidação médio ...............................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

318 318 319 319 319 319 320 320 323

31 Balanceamento de uma Equação de Oxirredução .............................. 330 Reação de oxirredução ......................................

Cálculo dos números de elétrons cedidos (agente redutor) e de elétrons recebidos (agente oxidante) ...........................................

Balanceamento de equações de oxirredução pelo método da variação do número de oxidação ...

Exercícios Série Prata ........................................

330

330 330 331

32 Reações de Oxirredução – Casos Especiais de Balanceamento ....... 333 Produção de gás hidrogênio ..............................

Introdução ..........................................................

Oxidação ou redução parcial .............................

Equações de oxirredução na forma iônica ....... Água oxigenada: H2O2 ........................................

Auto-oxirredução (desproporcionamento) ........

Oxidações ou reduções múltiplas .....................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

333 333 333 333 334 334 334 335 336

33 Massa Atômica – Massa Molecular ........................... 339 Dalton foi o primeiro cientista a usar nos cálculos químicos a massa atômica .............

Determinação experimental da massa do átomo ............................................................

Unidade unificada de massa atômica (u) ...........

Massa atômica de um elemento que não apresenta isótopos (MA) ...............................

Massa atômica média de um elemento que apresenta isótopos .......................................

Massa molecular (MM) .......................................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

339 339 339 339 340 340 341 343

34 Massa Molar e Mol ........................ 345 A unidade da proporção das massas foi mudada de u para g ....................................................

Massa molar (M) .................................................

Constante de Avogadro: número de partículas (átomos, moléculas ou íons) na massa molar .............................................................

Quantidade de matéria em mol ou quantidade em mol (n) ......................................................

Triângulo do mol ................................................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

345 345

345 347 347 347 350

35 Determinação de Fórmulas .......... 356 Origem das fórmulas ..........................................

Fórmula percentual ou centesimal ....................

Fórmula mínima ou empírica ..............................

Fórmula molecular .............................................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

356 356 357 357 359 362

36 Introdução ao Estudo dos Gases e Lei Geral dos Gases .................. 365 Balões de ar quente ...........................................

O estado gasoso ................................................

As leis dos gases ...............................................

Quadro resumo ..................................................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

365 365 367 369 369 372

37 Lei Química dos Gases, Hipótese de Avogadro e Lei dos Gases Ideais ..................... 373 Air Bags ..............................................................

Lei volumétrica de Gay-Lussac .........................

Princípio ou hipótese de Avogadro ....................

Lei dos gases ideais ..........................................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro .........................................

373 373 374 374 376 378

38 Misturas Gasosas ........................ 381 O ar .....................................................................

Lei de Dalton das pressões parciais ..................

Cálculo das pressões parciais (p) e da pressão total (P) ............................................

Dois recipientes ligados por uma válvula ..........

381 381 381 382

Massa molecular média de uma mistura gasosa .......................................................... 382 Exercícios Série Prata ........................................ 383 Exercícios Série Ouro ........................................ 385

39 Densidade dos Gases, Lei de Graham, Teoria Cinético-molecular e Gases Reais ............. 389 Densidade dos gases ........................................

Difusão e efusão ................................................

Aprofundando: teoria cinético-molecular ..........

Aprofundando: gases reais ................................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

389 390 390 391 392 394

40 Estequiometria I: Caso Geral ....... 399 Definição de estequiometria .............................

Coeficientes: proporção em massas molares ou proporção em mols ..................................

Montagem da regra de três ...............................

Exercícios Série Prata ........................................

Exercícios Série Ouro ........................................

399 399 399 400 402

41 Estequiometria II: Pureza ............. 407 Pureza ................................................................ 407 Exercícios Série Prata ........................................ 407 Exercícios Série Ouro ........................................ 409

42 Estequiometria III: Rendimento ... 414 Rendimento (R) ................................................... 414 Exercícios Série Prata ........................................ 415 Exercícios Série Ouro ........................................ 417

43 Estequiometria IV: Excesso de Reagente ................... 420 Por que se usa reagente em excesso? ..............

Regra prática para descobrir o reagente em excesso .........................................................

Exercícios Série Prata .......................................

Exercícios Série Ouro .......................................

420 420 421 422

44 Estequiometria V: Reações Consecutivas .................. 426 Trajeto perigoso ................................................. Ácido sulfúrico – H2SO4 ......................................

Produção industrial ............................................ Ácido nítrico .......................................................

Estequiometria de reações consecutivas ..........

Exercícios Série Prata ........................................

426 427 427 429 429 430

45 Estequiometria VI: Volume Molar e PV = nRT ............. 432 Introdução .......................................................... 432 Exercícios Série Prata ........................................ 432 Exercícios Série Ouro ........................................ 436

46 Estequiometria VII: Gráficos ........ 438 A importância dos gráficos ................................ 438 Exercícios Série Prata ........................................ 439 Exercícios Série Ouro ......................................... 445

47 Metalurgia ..................................... 451 Aço: um termômetro da economia ...................

Metalurgia ..........................................................

Minérios e minerais ...........................................

Siderurgia – metalurgia do ferro e do aço ........

Outras ligas metálicas .......................................

Exercícios Série Prata .......................................

Exercícios Série Ouro .......................................

451 452 452 452 454 454 455

Bibliografia ........................................... 457

Capítulo

1

O Primeiro Contato com a Ciência Química Corpo é qualquer porção limitada de material.

A palavra ciência vem do latim scientia, que significa “conhecimento”.

Ciência é um conjunto de conhecimentos que o homem adquiriu, organizou e acumulou ao longo dos anos; portanto, ciência é uma atividade humana. A pessoa que pratica a ciência é chamada de cientista.

A ciência sempre teve interesse no conhecimento sobre os materiais, pois o homem está em contato permanente com eles.

2. Materiais São os corpos ou objetos com que o homem tem proximidade e contato, como água, vidro, madeira, plástico, cano, computador, ar etc. Qualquer coisa que tenha existência física ou real é material ou matéria.

Objeto é um corpo fabricado ou elaborado para ter aplicações úteis ao homem.

Exemplos: cadeira, mesa, lápis, estátua, faca, martelo.

Todo material apresenta duas grandezas (é tudo que pode ser medido): massa e volume.

3. Massa Uma definição bem simples diz que massa indica a quantidade de material de um corpo ou objeto. A massa pode ser medida em aparelhos chamados de balança.

PANTHERMEDIA/KEYDISC

PANTHERMEDIA/KEYDISC

Exemplos:

Exemplos: tábua de madeira, cubo de gelo, barra de ferro, pedra.

SVETLANA LUKIENKO/ SHUTTERSTOCK

Ciência

PHLOXII/SHUTTERSTOCK

1.

Água.

PANTHERMEDIA/KEYDISC

Pedra.

Nos laboratórios modernos existem as balanças digitais.

A massa de um corpo ou objeto é uma grandeza expressa por um número e por uma unidade. A unidade de massa é o quilograma (kg). Exemplo: 10 kg.

Temos um múltiplo do quilograma que é a tonelada (t).

1 t = 1.000 kg Ar e nuvem.

Observações: ausência total de material é o vácuo; por exemplo, entre a Terra e a Lua temos vácuo.

Temos também dois submúltiplos: grama (g): 1 kg = 1.000 g miligrama (mg): 1 g = 1.000 mg Cap. 1 | O Primeiro Contato com a Ciência Química

11

• mililitro (mL) ou centímetro cúbico (1 cm3): 1 mL = 1 cm3, 1 L = 1.000 mL ou 1 L = 1.000 cm3

Resumindo, temos: 1t

× 1.000

× 1.000 1 kg

÷ 1.000

× 1.000 1g

1 mg 1 cm

÷ 1.000

÷ 1.000

Observação: 1 kg corresponde a um cilindro de platina com irídio com dimensões de 3,9 cm.

V água = 1 mL

Resumindo, temos: × 1.000 1m

1L

3

÷ 1.000

× 1.000

1 mL

ou

ou

1 dm3

1 cm3

÷ 1.000

O volume de um líquido é facilmente medido em aparelhos de vidro graduados como balão volumétrico, proveta, pipeta e bureta. proveta

Protótipo internacional do quilograma. Esse protótipo é composto por irídio e platina e encontra-se sob custódia do Escritório Internacional de Pesos e Medidas (BIPM) em Sèvres, França, desde 1889.

4. Volume É o espaço ocupado pelo corpo ou objeto. O volume de um corpo ou objeto é uma grandeza expressa por um número e por uma unidade. A unidade de volume é o metro cúbico (m3).

traço de aferição

balão volumétrico

proveta

bureta

O volume de um gás corresponde ao volume em que ele se encontra confinado.

Exemplo: 10 m 3.

1 m.

pipetas

1 dm

O metro cúbico é o volume de um cubo de aresta V gás = 1 L

1m

O volume de um sólido pode ser medido pelo volume deslocado de água quando é introduzido o objeto sólido em uma proveta contendo esse líquido.

No caso das medidas de volume, também usamos: • litro (L) ou decímetro cúbico (dm3): 1 L = 1 dm3 1 m3 = 1.000 L ou 1 m3 = 1.000 dm3 volume final (Vf)

1 dm

volume inicial (Vi)

água

água

objeto sólido

proveta

proveta

V água = 1 L

12

QUÍMICA GERAL | Caderno de Atividades

Vsólido = Vf – Vi

5.

Conceito de Química

É a ciência que estuda as estruturas internas, propriedades e transformações dos materiais naturais (água, ar, madeira etc.) e os não naturais (plástico, papel, vidro etc.). propriedades

Química materiais estrutura interna

transformações

A Química é uma ciência. É uma porção de conhecimentos que, aos poucos, foram descobertos e organizados sobre os materiais.

Química é uma ciência, não é boa e nem má.

Química não é um material.

AFRICA STUDIO/SHUTTERSTOCK

A Química está em nossa vida. Por exemplo, o pão caseiro. Um anúncio de pão que informasse que esse pão não tem Química poderia ser considerado enganoso. O correto seria dizer que esse pão não contém materiais prejudiciais à saúde.

O químico recebe um diploma único de bacharel em Química depois de cursar uma faculdade que geralmente tem a duração de quatro anos.

Linus Pauling, químico norte-americano, nasceu em 28 de fevereiro de 1901 em Portland, Oregon, EUA, e faleceu em 19 de agosto de 1994, em Palo Alto, Califórnia. Um dos maiores químicos de todos Linus Pauling. os tempos, Pauling também ficou famoso por suas atividades humanísticas, seu comprometimento civil pela paz e seu posicionamento contra a bomba atômica.

Aos 24 anos, obteve PhD em Química no Caltech, o Instituto de Tecnologia da Califórnia, EUA. Seus trabalhos mais importantes versam sobre a estrutura atômica, a natureza das ligações covalentes e a estrutura das proteínas. Recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1954 e o Prêmio Nobel da Paz em 1962.

O campo da Química organizou-se, tradicionalmente, em três ramos principais: • Química orgânica – o estudo dos compostos de carbono.

• Química geral e inorgânica – o estudo dos demais elementos e seus compostos.

• Físico-química – o estudo dos princípios da Química.

Nota: a IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada) é uma organização científica, internacional e não governamental, destinada à contribuição para os aspectos globais das Ciências Químicas, bem como à sua aplicação.

O pão apresenta vários materiais químicos.

PÃO CASEIRO Ingredientes: • 500 mL de água morna • 1 kg de farinha de trigo • 1 unidade de ovo • 20 g de fermento biológico fresco • 2 colheres de sopa de manteiga • 2 colheres de sopa de açúcar • 1 colher de sopa de sal

6.

Substância – mistura

Os materiais são constituídos de substâncias químicas ou substâncias puras ou simplesmente de subs­ tâncias.

As palavras como água, álcool, gás carbônico, metano, oxigênio, amônia, cloreto de sódio, glicose indicam as substâncias que formam determinado material.

A maioria dos materiais com os quais estamos em contato (água potável, álcool hidratado, ar, água do mar) é formada de duas ou mais substâncias. Esses materiais formados de duas ou mais substâncias são chamados de misturas.

Cap. 1 | O Primeiro Contato com a Ciência Química

13

mistura

substância

2 ou mais substâncias

Exemplos: • água destilada: material contendo apenas a substância água;

Faturamento Líquido da Indústria Química Brasileira – 2012*

• água potável: material contendo a substância água e outras substâncias dissolvidas nela;

produtos químicos de uso industrial US$ 71,2

• ar: material contendo principalmente as substâncias nitrogênio e oxigênio; • álcool anidro: material contendo apenas a substância álcool; • álcool hidratado: material contendo as substâncias álcool e água.

7.

cana-de-açúcar (1 tonelada) trituração bagaço (250 kg)

garapa concentração e cristalização açúcar escuro

melaço (250 kg) ANA OLÍVIA JUSTO/acervo da editora

fertilizantes US$ 17,1

Indústria química

Todas as substâncias são produzidas a partir de alguma coisa extraída da natureza, seja de um minério, de uma planta, do petróleo, da água do mar ou do ar. Isso é feito em uma indústria química.

O esquema a seguir ilustra o processo de obtenção do álcool etílico (etanol) e açúcar a partir da cana-de-açúcar.

refinação

açúcar comum (sacarose)

fermentação mosto fermentado

vinhoto (910 L)

destilação etanol (70 L)

óleo fúsel e resíduo

O homem sempre busca o progresso. Para ter mais conforto, maiores facilidades, alimentação melhor,

14

produtos farmacêuticos US$ 25,5

QUÍMICA GERAL | Caderno de Atividades

outros US$ 2,1 fibras artificiais e sintéticas US$ 1,3

tintas, esmaltes e vernizes US$ 4,3 defensivos agrícolas US$ 9,4 produtos de higiene pessoal, limpeza US$ 7,8 perfumaria e cosméticos US$ 14,3

ANA OLÍVIA JUSTO/acervo da editora

ANA OLÍVIA JUSTO/acervo da editora

começou a construir indústrias. Com o tempo, o número de indústrias aumentou e a poluição começou a atrapalhar. Rios, mares e ar foram poluídos.

As indústrias começaram a tratar os efluentes, isto é, gases e líquidos, que são jogados fora. Mas esse tratamento é dificil e caro.

Os órgãos governamentais, em conjunto com a sociedade, devem adotar medidas para diminuir a poluição devida à excessiva quantidade de substâncias lançadas para o meio ambiente.

material

*Dados em bilhões de dólares.

Fonte: Abiquim e associações do segmento.

As dez substâncias mais produzidas pelos países industrializados.

Substância

Principais aplicações

ácido sulfúrico

fertilizantes, corantes, bateria de automóvel, detergentes

nitrogênio

fertilizantes, amônia

oxigênio

siderurgia, combustão

etileno

polímeros (plásticos)

amônia

fertilizantes, ácido nítrico

cal virgem

vidro, papel, cimento

ácido fosfórico

fertilizantes, produtos farmacêuticos

soda cáustica

papel, sabão

propileno

polímeros (plásticos)

cloro

tratamento da água, polímeros

1. Complete.

8. Transforme em mg:

Qualquer coisa que tenha existência física ou real é ou .

a) 3 t b) 4 kg c) 2,5 g

2. Complete com corpo ou objeto. a) pepita (grão) de ouro b) coroa de ouro

. .

3. Complete.

Todo

material

apresenta e

duas

grandezas: .

4. Complete. a) A unidade de massa é o . de b) 1 kg corresponde a um platina com irídio cujas dimensões são 3,9 cm. c) Uma pessoa que tem massa igual a 70 kg, ela cilindros de platina equivale a com irídio.

9. Qual é a massa em gramas, de um bebê de 4,270 kg?

5. Complete. a) 1 t equivale a b) 1 kg equivale a c) 1 g equivale a

6. Transforme em kg:

kg. g. mg.

10. Em cada comprimido de certo remédio, são colocados 500 mg de determinada substância que atua como medicamento. Quantos comprimidos podem ser produzidos usando 50 kg dessa substância?

a) 4 t b) 4 g c) 2,5 mg

11. Complete. a) 1 m3 equivale a b) 1 L equivale a

L ou dm3. mL ou cm3.

12. Transforme em litros os volumes: 7. Transforme em g:

a) 0,15 m3 b) 280 cm3

c) 40 dm3 d) 25 mL

a) 3 t b) 4 kg c) 2,5 mg

Cap. 1 | O Primeiro Contato com a Ciência Química

15

13. Tranforme em mL os volumes: a) 0,6 L b) 100 cm3

16. Um caminhão-pipa transporta 30 m3 de água. Esse volume de água permite encher quantas caixas de água de 300 L?

c) 10 m3 d) 760 dm3

17. Por que o anúncio “Pão sem Química” está errado?

Resolução: Química é uma ciência e não um material que faz mal a saúde humana.

14. Quantos litros de ar estão contidos no interior de uma sala com 5 m de comprimento, 4 m de largura e 3 m de altura?

18. Marque substância ou mistura. a) b) c) d) e) f) g) h)

água álcool ar petróleo água do mar vinagre gás carbônico gás oxigênio

. . . . . . . .

19. Indique o nome de cada aparelho de vidro que é usado para medir o volume de um líquido.

15. Qual é o volume da esfera na ilustração abaixo?

80 mL 50 mL

16

QUÍMICA GERAL | Caderno de Atividades

a)

.

c)

.

b)

.

d)

.

1. Os ingredientes de uma determinada receita de CHARLES BRUTLAG/SHUTTERSTOCK

DIOGOPPR/SHUTTERSTOCK

bolo de chocolate são:

• 300 mL leite morno (corresponde a 300 g) • 3 ovos (cerca de 50 gramas por ovo) • 100 g de margarina • 400 g de açúcar • 200 g de chocolate em pó • 0,5 kg de farinha • 100 mg de fermento em pó Sabendo que essa receita serve 16 pessoas, cada pessoa deverá receber aproximadamente: a) 700 mg. b) 200 g. c) 0,3 kg.

• • • • • •

0,125 kg de arroz.

75 g de feijão.

2 filés de frango, de 60 g cada.

75 g de batata frita.

30 g de farofa.

50 g de salada.

Sabendo que o “quilo” custa R$ 40,00, quanto Lavoisier pagará pelo seu prato? a) R$ 16,00 d) R$ 20,00. b) R$ 17,00. e) R$ 23,00. c) R$ 19,00.

d) 100 g. e) 500 mg.

Resolução: Como as massas dos ingredientes são fornecidas em diversas unidades, o primeiro passo para calcular a massa total do bolo é converter todas as medidas para uma mesma unidade, por exemplo, o grama:

3. Em uma empresa de reciclagem de garrafas PET,

Massa total = 1.650,1 g

um funcionário quer agilizar o transporte de garrafas da entrada da fábrica até o equipamento responsável por picar as garrafas. Para isso, ele possui um caixote com dimensões de 100 cm × 40 cm × 50 cm.

Se a fábrica recebeu 1.000 garrafas PET de 2 L de capacidade, quantas viagens esse funcionário deverá realizar para transportar todas as garrafas?

A receita serve 16 pessoas. Logo, cada pessoa receberá aproximadamente:

a) 1 viagem. b) 5 viagens. c) 10 viagens.

Massa total = 300 g + 3 ⋅ 50 g + 100 g + 400 g + + 200 g + 500 g + 0,1 g

d) 50 viagens. e) 100 viagens.

1.650,1 g / 16 = 103,1 g ≈ 100 g Resposta: alternativa d.

2. O menino Lavoisier foi almoçar em um “restaurante por quilo”. O seu prato era bastante balanceado e continha as quantidades discriminadas a seguir: Cap. 1 | O Primeiro Contato com a Ciência Química

17

4. (UnB – DF – adaptada) A Ciência, sendo uma atividade humana, associa-se a valores éticos, transcendendo, portanto, os fatos, as leis e as teorias científicas. O cientista, dessa forma, ao contrário da visão estereotipada de gênio isolado, pode elaborar propostas de intervenção solidária na realidade social, por meio dos conhecimentos produzidos em sua área de pesquisa ou da destinação de recursos pessoais.

Com relação à natureza do conhecimento científico e considerando o texto acima, julgue os itens a seguir.

1. Por resultarem da utilização do método científico, os conhecimentos científicos não são influenciados pela sociedade.

2. O desenvolvimento da ciência e da tecnologia químicas tem afetado a qualidade de vida da humanidade.

3. Muitas das tecnologias de guerra utilizadas no conflito dos Bálcãs resultaram do desenvolvimento científico.

Estão corretos: a) b) c) d) e)

o item 1 apenas. o item 2 apenas. o item 3 apenas. os itens 1 e 3 apenas. os itens 2 e 3 apenas.

5. (ENEM – adaptada) A população da Terra, prevista para 2010 era de, aproximadamente, 6,8 bilhões de pessoas. No momento, é possível produzir alimentos para todos, mesmo que estes não sejam distribuídos de forma justa e igualitária. Mas fica a pergunta: como será possível produzir alimentos para toda essa população no futuro? Além disso, mesmo eles sendo produzidos, como conservá-los, de forma a permitir uma distribuição por todo o planeta?

18

QUÍMICA GERAL | Caderno de Atividades

Para a tarefa de alimentar toda a população do planeta, o homem conta com a ajuda de produtos químicos que, adicionados ao solo, na forma de adubos, corrigem sua fertilidade, permitindo uma produção mais eficiente e, tendo em vista o desgaste ocasionado pelo uso intensivo, possibilitam a sua recuperação. Outros produtos químicos permitem que os alimentos sejam protegidos de pragas naturais, com,o os gafanhotos e as lagartas. Considerando que os alimentos, em sua forma natural, em um período de tempo relativamente curto ficam impróprios para o consumo, há a necessidade de conservá-los por mais tempo. Uma forma antiga de conservação e de proteção de alimentos é a salga, que consiste na adição de grande quantidade de sal (cloreto de sódio) a alimentos, como, por exemplo, carnes. Hoje, muitos outros processos são utilizados para esse fim.

A respeito da Química e de conceitos mencionados no texto acima, julgue os seguintes itens.

1. A Química é uma das ciências que estudam a constituição dos solos.

2. Os alimentos naturais também possuem substâncias químicas.

3. O consumo de alimentos naturais sem elementos químicos torna a vida mais saudável.

4. Materiais quimicamente puros são de origem natural.

5. Apesar dos benefícios que os produtos químicos trazem para a indústria, deve-se evitar a ingestão de quaisquer desses produtos.

6. (UFES) Qual é a alternativa em que só aparecem misturas? a) b) c) d) e)

Grafita, leite, água oxigenada, fósforo vermelho.

Ferro, enxofre, mercúrio, ácido muriático.

Areia, açúcar, granito, metanol.

Vinagre, álcool, água do mar, amônia.

Ar, granito, vinagre, água sanitária.

Capítulo

2

As Propriedades Físicas das Substâncias 1.

Introdução

3.2 Estado líquido

Vimos no capítulo 1 que a ciência Química estuda as propriedades das substâncias. Nesse capítulo veremos as principais propriedades físicas que ajudam a identifi­ car as substâncias e verificar se ocorreu uma transforma­ ção física ou química (capítulo 3).

2. Conceito As propriedades físicas são propriedades proveni­ entes da estrutura interna das substâncias, isto é, na sua observação ou medida, a substância continua a mesma.

As principais propriedades físicas são: estado físico, pontos de fusão e pontos de ebulição, densidade, coefi­ ciente de solubilidade e as propriedades organolépticas.

O líquido tem volume constante e forma variável, isto é, adquire a forma do recipiente.

Exemplos de líquidos: álcool, mercúrio, bromo, petróleo, vinagre.

Líquidos apresentam a forma do recipiente e volu­ me constante, porque as partículas de um líquido, embora consigam movimentar­se umas em relação às outras, ainda se atraem e adquirem a forma do recipiente, mas não o su­ ficiente para se separarem completamente uma das outras.

3. Estado físico ou de agregação — a matéria é particulada A Química estuda três estados físicos: sólido, líquido e gasoso.

3.3 Estado gasoso O vapor tem volume variável e forma variável.

3.1 Estado sólido O sólido tem volume constante e forma constante.

Sólidos apresentam forma constante e volume constante porque a força de atração entre suas partículas é intensa e elas permanecem em posições prati­ camente “fixas”, tendo pequeno movimento de vibração em rela­ ção à posição que ocupam.

MOLEKUUL.BE/SHUTTERSTOCK

Exemplos de sólidos: alumínio, cobre, ouro, sal, aço, enxofre, açúcar.

Para explicar que os sólidos têm volumes e for­ mas constantes, cientistas como Newton, Boyle e Dalton admitiram que a matéria é formada de partículas que va­ mos representar por esferas maciças.

Exemplos de gases: ar, hélio, cloro, oxigênio, metano.

Vapores não possuem forma constante e ocu­ pam o volume do recipiente porque a força de atração entre suas partículas é desprezível. Assim, as partículas movimentam­se em todas as direções, ocupando todo o espaço disponível.

Nota: Forma: configuração espa­ cial (cubo de gelo) de um material.

Volume: espaço ocupado por um material.

Cap. 2 | As Propriedades Físicas das Substâncias

19

Exemplos:

4. Noção de temperatura Temperatura mede o estado de agitação das partículas que formam um material.

h = 30

100 90

haste

80

50

20

resfriamento

água + vapor d’água PF = 100 °C

aumenta agitação das agitação partículas

40

Hg

30 20

resfriamento

líquido V vapor d’água

diminui agitação agitação das partículas

10 0

h

C H E K /S

HU T TER

S TOC K

S+L

resfriamento

PF

QUÍMICA GERAL | Caderno de Atividades

Ao aquecermos um líquido, a agitação das partícu­ las aumenta. Ao atingir o ponto de ebulição, as partículas começam a se distanciar, formando o estado de gasoso.

Ao resfriarmos um vapor, começa a diminuir a agitação das partículas. Ao atingir o ponto de ebulição, as partículas começam a se aproximar, formando o es­ tado líquido.

O ponto de fusão e o ponto de ebulição são propriedades físicas intensivas, isto é, não dependem da quantidade da substância.

Exemplo:

Ponto de fusão (PF) é a temperatura na qual a substância encontra­se simultaneamente no estado sólido e no estado líquido.

S

aquecimento

L+V PE

60

Previsão do estado físico a partir dos valores de PF (ponto de fusão) e PE (ponto de ebulição) – duas propriedades físicas

aquecimento

água

aquecimento

70

θ = 30 ºC

S V E TOC

Sólido

água

diminui agitaç ão das agitação partículas

aumenta agitação agitaç ão das partículas

líquido L

A escala Celsius é usada, ofi­ cialmente, em vários países, entre os bulbo quais o Brasil.

Para medidas da temperatura corpórea, utiliza­se preferencialmente o termômetro clínico digital, com os valores expressos em graus Celsius.

5.

resfriamento

Ao aquecermos um sólido, a agitação das partícu­ las aumenta. Ao atingir o ponto de fusão, as partículas começam a se distanciar, formando o estado líquido.

Ao resfriarmos um líquido, a agitação das partícu­ las diminui. Ao atingir o ponto de fusão, as partículas começam a se aproximar, formando o estado sólido.

Ponto de Ebulição (PE) é a temperatura na qual a substância encontra­se simultaneamente no estado líquido e no estado gasoso ao nível do mar.

Corpo de maior temperatura: as partículas possuem maior nível de agitação.

O termômetro é um dispositivo usado para a determinção de tempe­ raturas. O mais conhecido dos termô­ metros é o de mercúrio.

Para cada valor de h existe uma única temperatura (Θ) associada.

Exemplo:

gelo + água PF = 0 °C

aquecimento

gelo

líquido L

10 g de água PF = 0 ºC; PE = 100 ºC 50 g de água PF = 0 ºC; PE = 100 ºC Substância

Ponto de fusão (ºC)

Ponto de ebulição (ºC)

água

0

100

cálcio

850

1.240

benzeno

5,5

80

cobre

1.083

2.336

oxigênio

218

183

Conhecendo os PF e os PE e a temperatura ambiente (Ta) em que se encontra a substância, podemos prever o seu estado físico. sólido Ta Ta < PF S

S+L

PF

líquido PF < Ta < PE

S

S+L

vapor PE < Ta

S

S+L

6.

PE

PF L

Ta

d=

V

L+V

PE

V

L

L+V

L

L+V

PE

PF

A relação m foi chamada de densidade (d) ou V massa específica.

Ta

m V

A densidade é diretamente proporcional à massa e inversamente proporcional ao volume.

Para líquidos diferentes de mesma massa, o líquido de menor volume terá maior densidade.

V

Massa e volume são grandezas diretamente proporcionais. Densidade.

A massa de um cubo de ferro de volume igual a 1 cm3 é 7,8 g. A massa de um cubo de ferro de volume igual a 2 cm3 é 15,6 g. Dobrando o volume dobra a massa, portanto, massa e volume são grandezas diretamente proporcionais.

maior densidade

menor densidade

A densidade é uma propriedade física intensiva, isto é, não depende da quantidade da substância.

Exemplo: 10 g de água: d = 1 g/cm3 100 g de água: d = 1 g/cm3 A densidade depende dos seguintes fatores:

Fe

• interação das partículas Se a interação entre as partículas for elevada, as partículas estarão próximas (volume diminui); portanto, a densidade será elevada. Para uma mesma substância, a densidade do sólido é na maioria dos casos, maior que a do líquido.

m = 7,8 g V = 1 cm3 m = 7,8 g/cm3 V

A principal exceção é a água (dágua > dgelo).

Se a interação entre as partículas for baixa, as partículas estarão afastadas (volume aumenta); portanto, a densidade será baixa. Os gases apresentam densidade baixa.

Fe

• temperatura

m = 15,6 g V = 2 cm3 m = 7,8 g/cm3 V

A densidade depende da temperatura, pois uma variação da temperatura provoca uma variação no volume.

Exemplos de densidade.

Massa (g)

15,6

7,8

0

1

2

V (cm3)

Substância

d (g/cm3)

água

1,0

gelo

0,9

álcool

0,8

ferro

7,8

mercúrio

13,6

chumbo

11,2

ouro

19,3

Cap. 2 | As VISUALIZAÇÃO. Propriedades Físicas das Substâncias AS PÁGINAS 22 A 457 FORAM SUPRIMIDAS NESTA Para maiores informações entre em contato conosco: promocao@harbra.com.br

21