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ANO

QUÍMICA 2 VOLUME 1

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS PALAVRA DO AUTOR


Ciências da natureza e suas tecnologias: Matriz de Referência C1

Compreender as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como construções humanas, percebendo seus papéis nos processos de produção e no desenvolvimento econômico e social da humanidade.

C5

Entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais e aplicá-los em diferentes contextos.

H3

H19 C6

Confrontar interpretações científicas com interpretações baseadas no senso comum, ao longo do tempo ou em diferentes culturas. Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental.

Apropriar-se de conhecimentos da física para, em situações-problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científico-tecnológicas. H21

Utilizar leis físicas e/ou químicas para interpretar processos naturais ou tecnológicos inseridos no contexto da termodinâmica e/ ou do eletromagnetismo.


C

1

O

L TU

A

COMPETÊNCIAS:

C1, C5, C6

O estudo da Química e seus conceitos fundamentais HABILIDADES:

H3, H19, H21

APRESENTAÇÃO Você, por diversas vezes, já deve ter se perguntado por que estudar Química ou para que ela serve. Bem, a Química não limita-se à teoria e às pesquisas de laboratório ou à produção industrial. Ela é uma das ciências que estão mais presentes direta ou indiretamente nos mais variados aspectos e setores da sociedade moderna. Citando alguns exemplos, a Química contribui para o desenvolvimento e produção de medicamentos que salvam vidas, de produtos de higiene e limpeza, de combustíveis que levam ao desenvolvimento de nossa sociedade e de meios de produção mais eficazes. Além disso, ela está presente na composição dos alimentos que consumimos (sejam naturais ou artificiais) e nas reações do nosso organismo, como a digestão. Este capítulo inicia-se com alguns conceitos fundamentais que norteiam o estudo da Química, como os conceitos de matéria e energia. Estudaremos os três estados físicos da matéria a partir de suas propriedades macro e microscópicas. Entenderemos também como ocorrem as mudanças de estado físico das substâncias, suas diferentes transformações e propriedades. Ao longo do capítulo também seremos capazes de diferenciar substâncias de misturas.


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

TÓPICO 1 • Alguns conceitos fundamentais

Para auxiliar a compreensão desta ciência, devemos nos familiarizar com alguns conceitos que serão comumente utilizados, como matéria e energia. Shutterstock.com

Química é o estudo da matéria, suas propriedades, interações, transformações e energia. Esta ciência investiga tanto a estrutura e comportamento das substâncias como a energia envolvida nas interações existentes entre elas. Os fundamentos da Química ajudam a descrever tudo o que existe no universo, além de explicar os fenômenos que nele ocorrem. Shutterstock.com

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Imagem 1.4. Representação das várias áreas de atuação da Química.

1.1 • Matéria

Imagem 1.2. Os conservantes permitem uma maior durabilidade dos alimentos.

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Imagem 1.1. Os medicamentos são feitos com substâncias químicas que apresentam alguma atividade biológica.

Praticamente tudo o que podemos ver ou sentir é classificado como matéria. Portanto, tudo aquilo que tem massa (quantidade de matéria) e ocupa espaço no universo (possui volume) é denominado matéria. Sua ausência é o vácuo. Uma quantidade limitada de um material qualquer, como uma barra de aço, é chamado de corpo. Se este possuir um formato específico, com uso específico para nós, como uma engrenagem de aço, passa a ser chamado objeto.

410

A Química estuda os constituintes de formação da matéria, a maneira como eles estão organizados, como se relacionam e o conjunto de características que assumem com essa organização. Também é objeto de estudo da Química toda alteração que ocorre com a matéria, bem como a perda ou o ganho de energia associada a esses processos.

A evolução da sociedade está diretamente relacionada às descobertas realizadas pela Química. A observação da natureza permitiu à Química fazer uso de seus recursos, possibilitando melhorias na agricultura, no transporte, nos fármacos, em produtos de limpeza e higiene. Além disso, o avanço das tecnologias viabilizou a obtenção de novos produtos. A crescente demanda da sociedade, porém, resultou em problemas ambientais, tanto pela escassez de recursos como pela grande quantidade de resíduos produzidos em decorrência do uso exagerado dos insumos, o que ocasionou aumento da poluição atmosférica, das águas e dos solos. Atualmente, um dos grandes desafios da Química é conciliar o conforto da vida contemporânea com os cuidados em relação aos recursos naturais, o que é chamado de química sustentável.

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

Imagem 1.5. Corpo.

Imagem 1.6. Objeto.

1.2 • Energia Shutterstock.com

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Imagem 1.3. A adição de fertilizantes e agrotóxicos auxilia no aumento da produtividade agrícola, ajudando no combate à escassez de alimentos.

As transformações químicas da matéria são sempre acompanhadas de variação de energia. Quando nos alimentamos, por exemplo, nosso organismo metaboliza os alimentos e produz a energia necessária para manter os sistemas do corpo funcionando. Outro exemplo é a queima do combustível que fornece energia para propulsionar o lançamento de um foguete até o espaço. Imagem 1.7. Lançamento de um foguete


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

1 J = 1 N ⋅ m = 1 kg ⋅

m2

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Energia nuclear (fusão nuclear em astros) Energia magnética

Energia elétrica

IA

ER

AT

B

Energia cinética

ENERGIA POTENCIAL

A energia devida à atração e à repulsão entre cargas elétricas é também de grande importância em Química. A energia potencial elétrica (Epe) de uma partícula de carga (q1) colocada a uma distância (d) de outra partícula com carga (q2) é proporcional às duas cargas e inversamente proporcional a distância entre elas:

1 caloria (cal) = 4,184 joule (J)

Energia potencial

energia armazenada no elástico (arco)

Imagem 1.9. Representação da energia potencial elástica no arco e flecha.

s2

Luz

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Energia é definida como a capacidade de um sistema físico executar o trabalho. A energia pode existir em várias formas, como calor (térmica), cinética, potencial, elétrica, luminosa, magnética, química e nuclear. Em uma transformação material, a energia é sempre conservada, podendo apenas ser convertida uma forma na outra. A unidade de medida de energia no SI (Sistema Internacional de Unidades) é o Joule (trabalho realizado por uma força de um Newton num deslocamento de 1 m). Outras unidades também são muito utilizadas:

Energia térmica Imagem 1.8. Formas de energia.

q1 ⋅ q2 d

Onde k0 é uma constante de proporcionalidade.

1.2.2 • Energia cinética A energia associada ao movimento de um corpo ou objeto é chamada de energia cinética. Para um corpo de massa (m) que se movimenta com velocidade (v), a energia cinética é medida pela metade do produto da sua massa (m) por sua velocidade (v) elevada ao quadrado. Ec =

1 m ⋅ v2 2

Sendo assim, um corpo em repouso (v = 0) tem energia cinética igual a zero.

A energia potencial é aquela armazenada em um corpo ou objeto pela ação de uma força devido a sua posição, como na força gravitacional, elétrica, magnética ou elástica. Esta força, ao produzir um deslocamento, gera o movimento associado ao trabalho. Para energia potencial gravitacional (Epg), sua intensidade varia conforme a massa (m) do corpo e sua posição ou altura (h) em relação a um nível de referência.

energia de movimento da flecha

ENERGIA CINÉTICA

Epg = m ⋅ g ⋅ h

Onde g é a aceleração da gravidade.

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1.2.1 • Energia potencial

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Energia química

Epe = k 0

Imagem 1.10. Representação da energia cinética no movimento da flecha.

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Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

1.3 • Pressão

A energia eletromagnética é aquela contida no campo eletromagnético, isto é, a energia transportada pelas ondas eletromagnéticas em geral. Um campo eletromagnético é gerado por partículas carregadas e aceleradas e tem dois componentes: um campo elétrico e um campo magnético, ambos oscilantes. A energia eletromagnética é uma forma de energia que pode ser refletida ou emitida por objetos por meio de ondas elétricas ou magnéticas que viajam pelo espaço. Este tipo de energia é o único que não precisa de um meio material para se propagar, ou seja, a energia eletromagnética é capaz de se propagar no vácuo. Entre os vários tipos, pode-se citar os raios gama, raios X, radiação ultravioleta, luz visível, micro-ondas, ondas de rádio e radiação infravermelha.

Considere uma força (F) aplicada a uma superfície. Cha  mando de Fn a componente de F normal à superfície, definimos a  pressão (P) de uma força F aplicada sobre uma área de superfície (As) como a razão entre o módulo da componente normal aplicada e a área da superfície.

controle forno FM TV micro-ondas remoto

luz branca

Sol

máquina de raio X

urânio

infravermelho

luz visível

ultravioleta

raio X

gama

fontes

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1.2.3 • Energia eletromagnética

rádio

micro-ondas

F

Fn

θ

P=

No SI (Sistema Internacional de Unidades) a pressão é medida em Pascal (Pa), que é a pressão exercida pela força de 1 newton em uma superfície de 1 metro quadrado. Embora a unidade do SI seja o Pascal, outras unidades de medida de pressão são bastante utilizadas.

aumento de comprimento de onda

tamanho do comprimento de onda

As

Imagem 1.12. Esquema do cálculo da pressão em uma superfície plana.

1 Pa = 1

N 2

m

=1

kg m ⋅ s2

A tabela a seguir fornece os valores de conversão de uma unidade de pressão em outra: prédios

buraco de bola uma agulha de beisebol

bactéria

vírus

átomo

aumento de frequência

Ondas eletromagnéticas o mp

o tic

ão

dir

ca

partículas subatômicas

Pressão

kPa

mmHg

atm

bar

kPa

1

7,5

9,87 ⋅ 10-3

0,1

atm

101,325

760

1

1,01325

bar

100,000

750

0,987

mmHg

-1

1,33 ⋅ 10

1

1 -3

1,32 ⋅ 10

1,33 ⋅ 10-3

é

gn

ma

ca

c

t

en

rim

p om

e od

da

on

frequência

amplitude

o mp

co

tri

elé

tempo

A pressão exercida pela atmosfera pode ser medida de várias formas. Porém, o aparelho mais usual é o manômetro, que será aprofundado no estudo dos gases. Shutterstock.com

Espectro visível

ul

ho

el

m

tr av

io

le

r ve ra

ta

f in

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 Fn

comprimento de onda em nanômetros (nm) Imagem 1.11. Representação do espectro eletromagnético. Imagem 1.13. O monômetro é um aparelho que mede a presão interna de sistemas fechados.

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Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

1.4 • Temperatura

99 conversão entre as escalas Celsius e Fahrenheit:

A temperatura é uma medida da energia cinética média das partículas de um sistema. Seu valor pode ser expresso em Kelvin (K), graus Celsius (°C) ou graus Fahrenheit (°F). Shutterstock.com

Ponto de ebulição da água

T (ºC) =

5 T ( º F ) − 32 9

(

)

 9T ( º C )  T ( ºF ) =   + 32  5  

Exemplos: Conversão de Celsius (ºC) para Fahrenheit (ºF) 20 ºC → Fahrenheit (ºF) 9    20 ⋅ + 32 → 68 ºF 5   20 ºC = 68 ºF Conversão de Fahrenheit (ºF) para Celsius (ºC)

Ponto de congelamento da água

200 ºF → Celsius (ºC)  ( 200 − 32 )  ⋅ 5  → 93,3 ºC   9   200 ºF = 93,3 ºC

SAIBA MAIS

Zero absoluto

Imagem 1.14. Comparação entre as escalas de temperatura em Kelvin, graus Celsius e graus Fahrenheit.

99 conversão entre as escalas Celsius e Kelvin: T (K) = T (ºC) + 273

Exemplos: Conversão de Celsius (ºC) para Kelvin (K) 25 ºC → Kelvin (K) 25 + 273 → 298 25 ºC = 298 K

1.5 • Energia em forma de calor

Conversão de Kelvin (K) para Celsius (ºC)

Calor é uma das formas de manifestação de energia que flui de um corpo para outro em virtude de diferença de temperatura. É medido em caloria ou Joule.

100 K → Celsius (ºC) 100 - 273 = - 173 100 K = - 173 ºC

1 cal = 4,18 J, ou 1 J = 0,24 cal É importante perceber que o calor não existe no corpo antes ou depois da transferência, mas somente durante.

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

T (ºC) = T (K) - 273

Em 1848, o escocês William Thomson, mais conhecido como Lorde Kelvin, percebeu, através de experimentação, que quando um gás a volume constante era resfriado em 1 ºC, sua pressão diminuía cerca de 1/273,15 do valor inicial. Sendo a pressão do gás uma consequência da agitação térmica das partículas, Kelvin concluiu que a temperatura deveria diminuir de 273,15 ºC até que cessasse o movimento das partículas, ou seja, o estado de agitação térmica das partículas deveria ser nulo, e adotou o valor -273,15 ºC como origem da escala absoluta: 0 K (zero Kelvin) ou zero absoluto. O zero absoluto é definido como 0 K na escala Kelvin, como – 273,15 ºC na escala Celsius ou - 459,67 ºF na escala Fahrenheit.

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Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

Já no processo de vaporização da água (líquido → gasoso), é necessário absorver 540 cal/g. Shutterstock.com

A quantidade de calor (Q) cedida ou recebida por um corpo depende da massa (m), da variação de temperatura (DT) e do calor específico do material (c) (informação determinada experimentalmente). Q = m ⋅ c ⋅ DT

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Por exemplo, o processo combustão do gás de cozinha libera, aproximadamente, uma energia de 6.000 cal/g.

Imagem 1.15. Queima do gás de cozinha.

Imagem 1.16. Queima do gás de cozinha.

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EXERCITANDO EM AULA

414

01. A Química é uma ciência que estuda as transformações e a composição de toda matéria. O termo matéria pode ser substituído por corpo ou objeto de acordo com a situação que estivermos analisando. Se estamos estudando a composição de uma porção limitada (um pedaço ou uma parte) da matéria, por exemplo, estamos estudando um corpo. Já se estivermos estudando a composição de uma porção da matéria que possui uma utilização (uso) específica para o homem, estaremos estudando um objeto. Dentro dessa perspectiva, marque a alternativa que apresenta, respectivamente, exemplos de matéria, corpo e objeto: a) ar, vento, ar comprimido b) vento, ar, ar comprimido c) ar comprimido, vento e ar d) ar comprimido, ar e vento. e) vento, ar comprimido e ar. 02. Sabe-se que energia é a medida da capacidade de realizar um trabalho e que ela pode ser de diversos tipos diferentes, dependendo do trabalho que foi realizado. Assim sendo, marque a alternativa na qual o tipo de energia não corresponde ao trabalho realizado: a) Energia térmica: troca de calor entre o gelo e a água líquida em um copo. b) Energia cinética: quando um corpo está em repouso. c) Energia mecânica: capacidade de colocar um corpo em movimento. d) Energia potencial: uma pedra sobre uma mesa. 1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

e) Energia química: formação de uma ligação química.

03. (UFV) Uma garrafa de plástico fechada contém água até a sua extremidade superior. Dentro da garrafa existe um pequeno tubo aberto na extremidade inferior e fechado na extremidade superior. Este tubo contém água na sua metade, flutuando como ilustrado na figura a seguir. Quando a garrafa é apertada, de modo a comprimir o líquido em seu interior, o tubo desce até o fundo. Das afirmativas a seguir, a que justifica este fato é:

a) O aumento de pressão na água é transmitido para a bolha de ar, que então expande, diminuindo a força de empuxo exercida no tubo. b) O aumento de pressão na água faz com que esta aumente significativamente de temperatura, diminuindo sua densidade e a força de empuxo exercida pelo tubo.


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

c) O aumento de pressão na água é transmitido para a bolha de ar reduzindo o volume desta e diminuindo a força de empuxo exercida pelo tubo. d) O aumento da pressão na água faz com que esta aumente significativamente de temperatura, aumentando sua densidade e o peso do tubo. e) O aumento de pressão na água faz com que esta diminua significativamente de temperatura, resfriando o ar dentro do tubo e aumentando sua densidade.

TÓPICO 2 • Estados (ou fases) da agregação da matéria 2.1 • Propriedades

Shutterstock.com/Adaptado

Em todo universo, a matéria pode ser encontrada nos estados físicos: sólido, líquido, gasoso e plasma. O estado físico depende da proximidade das partículas que constituem a matéria. Nos materiais sólidos, as partículas, de maneira geral, estão mais coesas que no estado líquido que, por sua vez, estão mais coesas que no estado gasoso, como representado na figura a seguir. Para entender o comportamento termodinâmico das substâncias, postula-se que as partículas (átomos, íons ou moléculas) estão em constante movimento.

aumento de energia cinética

aumento de distância entre as partículas

aumento de velocidade de movimento das partículas

Mistura de elétrons e núcleos de átomos que perderam elétrons em temperaturas extremamente elevadas.

Gás Gás hélio que mantém os balões flutuando no ar

As partículas movimentam-se em alta velocidade e em direções aleatórias. As forças de atrações entre as partículas são relativamente baixas.

Líquido

Perfumes

As partículas têm uma moderada força de atração entre elas, as quais movimentam-se aleatoriamente, e se ajustam à forma do recipiente que estão contidas.

Sólido As partículas têm uma elevada força entre elas e apresentam uma estrutura com padrão de arranjo regular. Apesar disso, as partículas vibram em uma área bem pequena (indetectáBarras de ouro vel a olho nu).

Por terem partículas muito próximas, os sólidos apresentam sua forma e volume constantes, sofrem baixa compressão e são difíceis de serem atravessados. Nos líquidos, as partículas “deslizam” umas sobre as outras com muito mais mobilidade que nos sólidos e assumem a forma do recipiente em que estiverem contidas. São facilmente atravessadas e permanecem “próximas” umas às outras, mantendo seu volume constante. No estado gasoso, as partículas apresentam maior mobilidade e menor interação entre elas. O gás assume a forma e o volume do recipiente em que estiver contido, sofre compressão e expansão facilmente e apresenta grande facilidade em ser atravessado. Existe ainda um quarto estado da matéria que não é facilmente encontrado na Terra, que é o plasma. Para formar o estado de plasma, é necessário que a matéria esteja no estado gasoso e seja submetida a uma condição de alta energia, como uma descarga elétrica, que é o casos dos letreiros neon, ou elevadíssimas temperaturas, como ocorre nas estrelas. O Sol, por exemplo, apresenta temperaturas de, aproximadamente, 5.800°C em certas regiões de sua superfície, podendo chegar a 15.600°C no seu núcleo. Ou seja, com essa elevada temperatura, as moléculas do gás se rompem, formando átomos livres, que, por sua vez, perdem e ganham elétrons, gerando íons livres. Cientistas acreditam que 99% de tudo existente no universo esteja sob forma de plasma.

APROFUNDAMENTO Quinto estado da matéria – Condensado de Bose-Einstein Um condensado de Bose-Einstein é um grupo de átomos resfriados dentro de um fio de zero absoluto. Quando atingem essa temperatura, os átomos dificilmente se movem em relação um ao outro visto que, nesta condição, eles quase não têm energia livre. Nesse ponto, os átomos começam

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Plasma Faróis de xenônio

04. (UFES) Considere que um ser humano saudável consuma, em média 120 J/s. Uma caloria corresponde aproximadamente a 4 Joules. Quantas calorias devemos absorver aproximadamente por dia, a partir dos alimentos que ingerimos, para nos mantermos saudáveis? a) 30 b) 1,1 × 105 c) 2,6 × 106 d) 4,0 × 106 e) 4,8 × 106

Imagem 1.17. Estados físicos da matéria e sua relação com o movimento das partículas

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

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Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

Domínio publico

gasoso. Cada mudança de estado recebe um nome, como mostrado no esquema a seguir.

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vaporização

solidificação LÍQUIDO condensação

gás neônio ionizado

ionização

GÁS

deionização PLASMA

Aumento de temperatura / energia Imagem 1.20. Processos de mudanças de estados físicos da matéria

Quando a condensação ocorre por aumento de pressão, a mudança de estado é chamada liquefação. A vaporização lenta recebe o nome de evaporação e ocorre na superfície do líquido. Não é possível perceber visualmente essa transformação, como em uma roupa colocada no varal que seca com o passar do tempo ou como uma poça de água que desaparece. Quando levamos uma panela com água para o fogo, percebemos a formação de bolhas indicando uma mudança de estado. Esta vaporização recebe o nome de ebulição. Já a vaporização rápida que ocorre quando o líquido entra em contato com uma superfície aquecida, como uma gota de água que entra em contato com uma chapa quente, recebe o nome de calefação. Shutterstock.com

Imagem 1.21. Evaporação.

Imagem 1.22. Ebulição. Shutterstock.com

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nuvens

Shutterstock.com

O vídeo a seguir relata um pouco sobre a teoria do condensado de Bose-Einstein.

suco

fusão

SÓLIDO

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O condensado de Bose-Einstein foi previsto pela primeira vez teoricamente por Satyendra Nath Bose (1894-1974), um físico indiano que também descobriu um tipo de partícula subatômica nomeado para ele, o bóson. Bose, durante sua pesquisa, discutiu suas descobertas em mecânica quântica com o também cientista Albert EinsImagem 1.19. Albert Einstein. tein (1879-1955), o qual observou que a teoria de Bose, posteriormente conhecida como estatística de Bose-Einstein, poderia ser aplicada tanto a átomos quanto à luz.

diamante

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a se aglomerar e entrar no mesmo estado de energia (estado quântico) e não podem ser distinguidos uns dos outros. Estes átomos começam a obedecer às chamada estatística de Bose-Einstein, que geralmente é aplicadas à partículas que você não consegue distinguir, como os fótons. Do ponto de vista físico, eles se tornam idênticos e todo o grupo começa a se comportar como se fosse um Imagem 1.18. Satyendra Nath Bose. único átomo.

Link sugerido • https://bit.ly/2SBeKoX

Imagem 1.23. Calefação.

2.3 • Diagrama de fases 2.2 • Mudança de fases Em condições adequadas de temperatura e pressão, as substâncias podem ser encontradas em qualquer dos estados de agregação da matéria, em especial, nos estados sólido, líquido e

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

Em toda mudança de estado de agregação de uma substância existe um equilíbrio entre as fases envolvidas. Sob diferentes pressões, essas mudanças de fase ocorrem sob diferentes temperaturas. Os três estados físicos podem, ainda, coexistir em equilíbrio, em certas condições de pressão e temperatura. É o


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

chamado ponto triplo, termo elucidado pelo químico irlandês Thomas Andrews (1813-1885), em 1869. Cada substância apresenta o seu próprio ponto triplo. O diagrama de fases é um gráfico que demonstra as condições sob as quais uma fase pode ser transformada em outra.

Mantendo, agora, temperatura constante e aumentando a pressão ao longo da linha pontilhada no ponto J, a substância existe somente no estado de vapor. No ponto I, a substância coexiste no estado sólido e vapor. Já no ponto H ela se apresenta somente no estado sólido. Em G há um equilíbrio entre as fases sólida e líquida e em F somente no estado líquido.

pressão (atm)

Líquido

APROFUNDAMENTO

Sólido Vapor

A beleza da mudança de fases na patinação no gelo

temperatura (ºC)

Imagem 1.24. Diagrama de fases, indicando o ponto triplo

pressão (atm)

A

B

C Líquido

D

O hemisfério Norte é caracterizado pelas baixas temperaturas no inverno e pela formação em muito locais de neve e lago congelados. Esse cenário é muito propício à prática de esporte no gelo, sendo um deles a patinação. Mas como os patinadores conseguem deslizar sob o gelo e atingir velocidades tão altas? Shutterstock.com

No diagrama, as áreas delimitadas pelas curvas representam as condições de pressão e temperatura nas quais uma substância existe em um único estado físico. As curvas indicam as condições de pressão e temperatura nas quais dois estados coexistem. O ponto de interseção das três linhas é chamado de ponto triplo, no qual encontramos as três fases coexistindo em equilíbrio dinâmico. Para melhor compreensão e leitura de um diagrama de fases, vamos analisar o diagrama a seguir:

E

Sólido Vapor temperatura (ºC) Imagem 1.25. Mudança de temperatura à pressão constante em diagrama de fases Imagem 1.27. Patinador chinês.

F pressão (atm)

G Sólido H

Líquido

I

J

Vapor

Esse fenômeno ocorre porque os patins possuem em sua parte inferior uma fina lâmina metálica que sustenta todo o peso do corpo. Esse peso, sendo distribuído em uma área tão pequena que é a lâmina, gera uma imensa pressão no gelo, de forma que a temperatura de congelamento associada àquela pressão se torna bem mais baixa. Assim, há um derretimento momentâneo do gelo de forma que os patins conseguem deslizar sobre essa fina camada de água derretida, que, logo após a passagem do patinador, voltam ao estado sólido por não haver mais a pressão antes atuante. Esse fenômeno pode ser mostrado no digrama de fases da água para uma transformação de H para F, na qual há um aumento de pressão sem que haja uma alteração da temperatura do mesmo.

temperatura (ºC) Imagem 1.26. Mudança de pressão à temperatura constante em diagrama de fases

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

Mantendo a pressão constante e aumentando a temperatura, ao longo da linha pontilhada percebemos que, no ponto A, a substância existe somente no estado sólido. Aumentando a temperatura e chegando ao ponto B, a substância coexiste no estado sólido e líquido. No ponto C, ela se apresenta somente no estado líquido. Em D há um equilíbrio entre as fases líquida e de vapor e em E, somente no estado de vapor. Agora, vamos analisar um outro gráfico, mantendo a temperatura constante.

417


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

EXERCÍCIO RESOLVIDO 760

O gráfico a seguir é relativo ao diagrama de fases da água.

760

pressão (mmHg)

pressão (mmHg) Líquido

4,6

Sólido Vapor

Diagrama de fases

0 0,01

Líquido 4,6

Diagrama de fases

100

temperatura (ºC)

Sólido Vapor

0 0,01

100

temperatura (ºC)

01. Analisando o diagrama, quais os valores das temperaturas de fusão e ebulição da água quando a pressão é de 1 atm?

Resolução: Vimos que a pressão de um 1 atm é igual a 760 mmHg. Analisando no gráfico a pressão de 760 mmHg, temos que a mudança de sólido para o líquido (temperatura de fusão) ocorre a 0°C e a temperatura em que ocorre a mudança do líquido para o gasoso (temperatura de ebulição) ocorre a 100°C.

EXERCITANDO EM AULA

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

05. A tabela a seguir traz os pontos de fusão e ebulição, em ºC, sob pressão de 1 atm, de alguns materiais. Com base nas informações da tabela, assinale a alternativa que indica quais materiais estão no estado de agregação líquido à temperatura ambiente (cerca de 25 ºC):

418

a) b) c) d) e)

Substância

Fusão (ºC)

Ebulição (ºC)

Oxigênio

-218,4

-183

Amônia

-77,7

-33,4

Metanol

-97

64,7

Acetona

-94,6

56,5

Mercúrio

-38,87

356,9

Alumínio

660

2056

Oxigênio e metanol. Metanol, acetona e mercúrio. Metanol e mercúrio. Amônia, acetona, mercúrio e alumínio. Nenhuma das alternativas.

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06. O naftaleno, comercialmente conhecido como naftalina, empregado para evitar baratas em roupas, funde em temperaturas superiores a 80 ºC. Sabe-se que bolinhas de naftalina, à temperatura ambiente, têm suas massas constantemente diminuídas, terminando por desaparecer sem deixar resíduo. Essa observação pode ser explicada pelo fenômeno da: a) fusão. b) sublimação. c) solidificação. d) liquefação. e) ebulição. 07. As fases de agregação para as substâncias abaixo, quando expostas a uma temperatura de 30 ºC , são, respectivamente: Materiais

Ponto de fusão (ºC) (1 atm)

Ponto de ebulição (ºC) (1 atm)

Mercúrio

-38,87

356,9

Amônia

-77,7

-33,4

Benzeno

-5,5

80,1

Naftaleno

80

217

a) sólido, líquido, gasoso e líquido. b) líquido, sólido, líquido e gasoso.


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

c) líquido, gasoso, líquido e sólido. d) gasoso, líquido, gasoso e sólido. e) sólido, gasoso, líquido e gasoso.

08. O ponto de fusão do cobre é igual a 1083 ºC e o ponto de ebulição é de 2310 ºC. Assinale a alternativa que indica corre-

TÓPICO 3 • Transformações e propriedades dos materiais

tamente o estado físico do cobre em 20 ºC, 100 ºC, 1000 ºC e 2500 ºC, respectivamente: a) Sólido, sólido, líquido, gasoso. b) Sólido, sólido, sólido, sólido. c) Sólido, sólido, sólido, gasoso. d) Sólido, sólido, sólido, líquido. e) Sólido, líquido, líquido, gasoso.

partículas menores. E no derretimento do iceberg a água sólida passou a ser água líquida. Shutterstock.com

3.1 • Transformação da matéria Desde o início da humanidade o homem vem transformando a matéria para melhor utilizá-la. O cozimento do barro permitiu a produção de potes para acondicionamento dos alimentos e tijolos para melhoria nas estruturas das moradias, o derretimento dos minérios a altas temperaturas permitiu a extração de diversos metais que possibilitaram o uso em objetos de decoração, em estruturas para erguer grandes edifícios, além de matéria-prima na produção de veículos.

3.1.1 • Transformação física (fenômenos)

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Quando a transformação ocorre sem alterar o constituinte químico da matéria, essa transformação é chamada de transformação física. Mudanças de estados de agregação da matéria são consideradas transformações físicas.

Sólido

Líquido aquecimento

evaporação

3.1.2 • Transformação química (fenômenos) A transformação que ocorre com alteração na constituição da matéria é denominada transformação química. A formação de ferrugem, a queima da lenha da fogueira e a digestão dos alimentos são exemplos de transformações químicas. A dissolução de sais também é uma transformação química, pois diferentemente do exemplo do açúcar em água, há um rompimento de ligações químicas entre íons do material para que a solvatação ocorra. Na formação de ferrugem há a transformação do ferro em um óxido avermelhado. Na queima da lenha da fogueira, a madeira é transformada, entre outras coisas, em gás carbônico e água. Já na digestão dos alimentos, são produzidos açúcares que, ao serem metabolizados, nos fornecem energia.

gelo

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vapor da água água (líquida)

solidificação

resfriamento

condensação

Imagem 1.30. Queima de lenha na fogueira. Shutterstock.com

Imagem 1.28. Mudanças de estados físicos da água

Dissolução do açúcar em água, pulverização de uma rocha e derretimento de um iceberg são exemplos de transformações físicas. Veja que o material de constituição não muda em nenhum desses casos. Quando dissolvemos açúcar em água, seus constituintes permanecem inalterados. O açúcar só está disseminado na solução. Na pulverização, a rocha foi dividida em

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

fusão

Gasoso

Imagem 1.29. Iceberg.

Imagem 1.31. Ferrugem na corrente.

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

419


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Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

Divisibilidade Podemos dividir por diversas vezes a matéria sem que suas características sejam alteradas. Uma folha de papel pode ser dividida em pedaços cada vez menores, sem deixar de ser papel. •

Hidrocarboneto

Dióxido de carbono

Oxigênio

Água

Imagem 1.32. Reação de combustão

3.1.3 • Transformação nuclear

Compressibilidade As partículas que constituem a matéria apresentam espaços entre si que determinam seu volume. Quando submetidas a uma alteração da pressão e/ou da temperatura, esse espaço entre as partículas poderá diminuir ou aumentar. A compressibilidade consiste na diminuição do volume entre as partículas provocado pelo aumento da pressão. Os gases possuem alta compressibilidade.

A redução do volume provoca o aumento da pressão

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As transformações nucleares são fenômenos que envolvem grandes quantidades de energia. Nelas ocorre também alteração na constituição da matéria. A explosão atômica é um exemplo desta transformação.

Indestrutibilidade A matéria pode sofrer diversas transformações, mas não pode ser destruída (no máximo pode ser convertida completamente em energia pura, como ocorre em reações nucleares). Nenhuma partícula material pode perder-se. Mesmo em uma transformação química, como na queima de uma folha de papel, as partículas constituintes são reorganizadas de maneira a formar substâncias diferentes, mas nunca desaparecem. “Na natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma.” (Antoine Lavoisier)

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

O aumento do volume provoca a redução da pressão

420

Imagem 1.33. Explosão de bomba atômica

3.2 • Propriedades dos materiais As propriedades de um material são um conjunto de características que nos permitem conhecê-las e distingui-las. Essas propriedades são divididas em dois grupos: gerais (comuns a todo tipo de matéria) e específicas (pertencente a cada espécie de matéria).

3.2.1 • Propriedades gerais •

Impenetrabilidade Dois corpos, ao mesmo tempo, só podem ocupar lugares distintos no espaço, jamais o mesmo. Quando colocamos em um copo com água uma colher de açúcar, percebemos um aumento no volume. Isso ocorre porque o açúcar passa a ocupar um lugar que antes era preenchido pela água.

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Imagem 1.34. Processos de compressão e expansão dos gases

ESCLARECENDO Podemos escrever matematicamente a compressibilidade (k) pela expressão: k=

−∆V V ⋅ ∆P

Onde V é volume e P é pressão.


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3.2.2 • Propriedades específicas Organolépticas São todas as propriedades perceptíveis por meio dos nossos cinco sentidos: tato, visão, audição, olfato e paladar. O azedo do limão, o aroma do eucalipto, a textura áspera do concreto, por exemplo. Shutterstock.com

Físicas Uma propriedade física é uma característica que pode ser observada ou medida sem alterar a composição da amostra. As propriedades físicas podem ser usadas para descrever a matéria, as quais podem ser extensivas ou intensivas. As propriedades físicas extensivas são aquelas que dependem da quantidade ou do tamanho da amostra, como volume, massa, extensão (comprimento). As propriedades físicas intensivas são aquelas que não dependem da quantidade de substância presente. São exemplos: densidade e temperaturas de fusão e ebulição.

3.2.3 • Propriedades físicas importantes e significativas •

Temperatura (ou ponto) de fusão É a temperatura na qual ocorre a passagem do estado sólido para líquido (ou vice-versa). Acervo da editora

Imagem 1.35. Eucalipto.

Funcionais São propriedades inerentes a uma classe de compostos que desempenham uma função em comum. A acidez, a alcalinidade e a salinidade são propriedades de alguns grupos de materiais. Shutterstock.com

0 ºC Gelo e água

Imagem 1.38. Ponto de fusão/ solidificação da água (0 ºC).

Temperatura (ou ponto) de ebulição É a temperatura na qual ocorre a passagem do estado líquido para o gasoso (ou vice-versa) a uma determinada pressão. 100 ºC

Químicas São propriedades relacionadas ao tipo de reação química que um material é capaz de sofrer. O ferro, por exemplo, é oxidado quando exposto ao oxigênio na presença da umidade.

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Água fervendo

Imagem 1.39. Ponto de ebulição da água (100 ºC).

Densidade (d) É a medida do grau de compactação da matéria. É expressa matematicamente pelo quociente entre a massa (m) e o volume (V) de um material. d= Imagem 1.37. Ferro oxidado.

m V

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Acervo da editora

Imagem 1.36. Solo com alta salinidade (alta concentração de sais)

421


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

No sistema internacional (SI), a unidade padrão de densidaResolução:

kg

de é quilograma por metro cúbico ( 3 ). No entanto, também é m g kg , além de . Os gases gepossível expressar tal medida em 3 L cm kg , enquanto líquidos e sólidos são ralmente são indicados em m3 g . indicados em cm3 O valor da densidade indica quanto as partículas da matéria estão próximas umas das outras. • Quanto maior o valor da densidade, mais próximas estão os átomos ou moléculas da substância. • Quanto menor o valor da densidade, mais afastados estão os átomos ou moléculas da substância.

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A imagem a seguir simula a comparação das massas de duas substâncias diferentes quando ambas ocupam um mesmo volume. Observe que a substância 2 (mais densa) tem os átomos bem próximos e possui maior massa. Em contrapartida, a substância 1 (menos densa) tem os átomos mais afastados e menor massa. Baixa densidade

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Substância 1

422

Alta densidade

V = 3 mL d = 0, 79 g / mL m d = ⇒ m = d× V V m = 0, 79 g / mL × 3 mL m = 2, 37 g

ESCLARECENDO 1. Grandezas cujos valores dependem da quantidade de material denominam-se extensivas, como: massa, peso, volume entre outros. E as grandezas que independem da quantidade de material, como: temperatura de fusão, temperatura de ebulição e densidade, são denominadas grandezas intensivas. 2. As propriedades físicas são utilizadas como critérios de pureza já que, para uma substância pura, seus valores são constantes. Exemplos: pontos de fusão e ebulição, densidade, calor específico, etc.

Substância 2 Imagem 1.40. Na composição dos dois objetos o de maior densidade apresenta uma maior massa no mesmo volume

SAIBA MAIS

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 02. (COLÉGIO NAVAL) Qual é a massa (expressa em gramas) de uma amostra com volume de 3 mL de álcool etílico, e cujo valor de sua densidade, nas condições de temperatura e pressão em que se encontra, é de 0,79 g/mL? a) 0,26 b) 2,37 c) 2,73 d) 3,79 e) 8,78

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A densidade de um material homogêneo é chamada de massa específica. Pode ser observado que, quando dois materiais são imiscíveis superpostos, o mais denso tem a tendência de afundar, enquanto o menos denso tem a tendência de flutuar. Podemos citar como exemplo a mistura entre água (d = 1 g/cm3) e óleo (d = 0,82 g/cm3). Pelo fato de o óleo ser menos denso, ele flutua sobre a água.


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

EXERCITANDO EM AULA 09. Considere os fenômenos abaixo:

1. Dissolução do sal de frutas; 2. Produção de caramelo a partir do açúcar; 3. Desaparecimento de bolinhas de naftalina colocadas em armários; 4. Cândida em tecido colorido; 5. Fabricação de fios de cobre a partir de uma barra de cobre; 6. Queima de um pedaço de madeira. Quais deles são fenômenos químicos? a) 1, 2, 3, 5. b) 1, 2, 4, 6. c) Apenas 6. d) Todos são fenômenos químicos. e) Nenhuma das opções.

A água líquida é obtida a partir do gelo ao se fornecer energia na forma de calor: gelo

+ energia - energia

água líquida

As chuvas ácidas transformaram a superfície do mármore de estátuas gregas em gesso macio e sujeito à erosão: mármore

chuva ácida

ferro

corrosão

ferrugem

É correto afirmar que os fenômenos ocorridos são identificados, respectivamente, como: a) Físico, químico, físico. b) Físico, químico, químico. c) Físico, físico, químico. d) Químico, químico, físico. e) Químico, físico, físico.

11. Classifique as transformações a seguir como fenômenos físicos ou fenômenos químicos: I. dissolução do açúcar na água; II. envelhecimento de vinhos; III. preparação de cal a partir do calcário.

10. Considerando-se as transformações: •

Uma poção de ferro interage com o oxigênio em presença da umidade, transformando-se em ferrugem:

gesso

Físico, físico e químico, respectivamente; Físico, químico e físico, respectivamente; Físico, químico e químico, respectivamente; Químico, físico e físico, respectivamente; Químico, químico e físico.

12. (CESGRANRIO-RJ) Entre as transformações adiante, assinale a alternativa que representa um fenômeno químico: a) Obtenção de amônia a partir de hidrogênio e nitrogênio. b) Obtenção de gelo a partir da água. c) Obtenção do oxigênio líquido a partir do ar atmosférico. d) Solidificação da parafina. e) Sublimação da naftalina.

Matéria

Matéria

troca matéria com o meio

não troca matéria com o meio

não troca matéria com o meio

troca calor com o meio

troca calor com o meio

não troca calor com o meio

4.1 • Sistema material Para estudarmos um dado fenômeno, tomamos uma porção limitada do universo. Esse corpo tomado do universo para observações e análises é o que chamamos de sistema. O sistema pode ser aberto (podendo ter troca de material e energia com o meio), fechado (não há perda nem ganho de matéria com o meio, mas pode trocar energia) ou isolado (não há perda ou ganho de matéria e calor).

Calor

Calor

aberto

fechado

Calor isolado

Imagem 1.41. Sistemas aberto, fechado e isolado

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Matéria

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TÓPICO 4 • Análise e caracterização dos diferentes sistemas materiais

a) b) c) d) e)

423


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Ligas metálicas são exemplos de sistemas homogêneos.

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A fogueira é um exemplo de sistema aberto, pois troca gases com o meio envolvente e libera calor.

Imagem 1.45. Aliança, em ouro 18 quilates. (Au; Ag; Cu).

4.1.2 • Sistema heterogêneo Imagem 1.42. Fogueira.

As embalagens de bebidas são exemplos de sistemas fechados, visto que não trocam matéria com o meio externo, mas podem trocar energia, seja por aquecimento ou resfriamento.

Aquele que apresenta diferentes aspectos visuais uniformes em sua extensão. O mármore é um exemplo de mistura heterogênea, ele é composto basicamente por quartzo, feldspato e mica. No sistema do mármore, as substâncias são facilmente distintas umas das outras.

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Imagem 1.43. Bebidas em embalagens fechadas.

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Garrafas térmicas são exemplos de sistemas isolados, pois não trocam materia nem energia (calor) com o meio envolvente.

Imagem 1.46. Bloco de Mármore.

ESCLARECENDO

Imagem 1.44. Garrafa térmica.

De acordo com o aspecto visual, podemos ainda classificar o sistema em:

4.1.1 • Sistema homogêneo Aquele que apresenta um único aspecto visual em toda sua extensão, ainda que visto sob microscópio eletrônico.

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Há sistemas que apresentam aspecto visual uniforme visto a olho nu, mas, quando aumentada a resolução óptica, percebemos que se trata de um sistema heterogêneo. São exemplos de sistema heterogêneo que só podem ter suas diferentes fases visualizadas quando aumentada a resolução: a gelatina, o sangue, a maionese, o leite, etc.

Em um sistema material, cada aspecto visual uniforme é chamado de fase. Assim, os sistemas homogêneos são unifásicos, ou seja, monofásicos. Já os sistemas heterogêneos são polifásicos, podendo ser bifásicos, trifásicos, etc. Cada substância constituinte de um sistema é chamado componente.


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

EXERCÍCIO RESOLVIDO

• •

A temperatura permanece constante; As fases envolvidas na mudança coexistem no mesmo sistema. Shutterstock.com

03. A imagem a seguir apresenta uma mistura formada por água, açúcar dissolvido, óleo e areia. Shutterstock.com

Temperatura de ebulição Temperatura de fusão

+ +

Imagem 1.47. Curva temperatura X tempo de uma substância pura.

Onde S = Sólido, L = Líquido e G = Gasoso. a) Qual o número de fases? b) Qual o número de componentes?

Já em uma mistura, essa mudança da fase de agregação ocorre com variação na temperatura. Como mostrado no gráfico abaixo: Shutterstock.com

Resolução: a) Vimos que cada aspecto visual uniforme é uma fase do sistema material. Logo, esse sistema é formado por três fases (trifásico). As três fases são: óleo, água com açúcar dissolvido e areia. b) Na mistura, cada substância presente é um componente. Logo, essa é constituída de quatro componentes: o óleo, a água, o açúcar e a areia.

+ +

4.2 • Representação gráfica de um sistema material

Onde S = Sólido, L = Líquido e G = Gasoso e DTe e ∆Tf são as variações nas temperaturas de ebulição e fusão.

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Há, porém, dois tipos de misturas que têm comportamento de uma substância pura na mudança de fases, isto é, o ponto de fusão ou o ponto de ebulição da mistura vai ocorrer à temperatura constante. A mistura eutética tem comportamento de uma substância pura na fusão e a mistura azeotrópica, na ebulição, como mostram os gráficos a seguir. Shutterstock.com

Não há como perceber visualmente se um sistema homogêneo é constituído de um componente ou de uma mistura de dois ou mais componentes. Como podemos, então, saber se um sistema homogêneo é constituído de uma substância ou uma mistura homogênea? Para isso, precisamos analisar suas propriedades. Analisando nas mesmas condições de temperatura e pressão, as propriedades de uma substância pura são sempre bem definidas. Já em uma mistura de duas ou mais substâncias, as propriedades variam mesmo que sejam mantidas as condições de temperatura e pressão. Uma forma de determinar experimentalmente se o sistema é uma substância pura ou uma mistura homogênea de substâncias consiste na análise da mudança da fase de agregação da matéria em função do tempo. Verifica-se experimentalmente que, durante a mudança de estado físico de uma substância pura, sua temperatura permanece inalterada em um dado intervalo de tempo, como mostra a curva de aquecimento de um dado material abaixo. É importante observar que durante os processos de mudança de estado físico de uma substância pura:

Imagem 1.48. Curva temperatura X tempo de uma mistura.

Imagem 1.49. Curva temperatura X tempo de uma mistura eutética

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Temperatura (ºC)

Ebulição

Te constante

∆Tf

EXERCÍCIO RESOLVIDO

Mistura azeotrópica

04. (UCS) A adição de cloreto de sódio à água reduz o seu Fusão

Tempo Imagem 1.50. Curva temperatura X tempo de uma mistura azeotrópica.

(PERUZZO, F. M; CANTO, E. L. Química: na abordagem do cotidiano. v. 2. Físico-Química. 4. ed. São Paulo: Moderna, 2006. – Texto adaptado.)

Assinale a alternativa na qual a curva de aquecimento da mistura eutética citada acima está corretamente representada. Legenda: S = Sólido; L = Líquido, G = Gasoso. a)

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Onde DTf e DTe são as variações nas temperaturas de fusão e de ebulição. Veja que, durante a fusão, a temperatura da mistura eutética é constante, enquanto a ebulição é variável. Já a mistura azeotrópica tem ponto de fusão variável e de ebulição constante. Essas misturas apresentam composição definida, não podendo ser em qualquer proporção. Um exemplo de um eutético (mistura eutética) é a solda, uma liga metálica formada por 62% em massa de estanho e 38% de chumbo. Sua temperatura de fusão (ou solidificação) é constante a 183°C.

ponto de congelamento devido ao efeito crioscópico. A presença de 23,3% de NaCl(s) na água pode reduzir o seu ponto de congelamento a - 21,1 ºC, formando entre ambos uma mistura eutética. Se NaCl sólido for adicionado ao gelo acima dessa temperatura, parte desse gelo se fundirá e ocorrerá a dissolução do sal adicionado. Se mais sal for adicionado, o gelo continuará a fundir. Essa é uma prática comum, utilizada para remover o gelo das ruas das cidades em que neva no inverno.

b)

426

c)

Um exemplo de um azeótropo (mistura azeotrópica) é o álcool 96 GL. Ele é composto por 96% em volume de álcool etílico e 4% de água e apresenta sua temperatura de ebulição (ou condensação) constante a 78,1°C. Shutterstock.com

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

Imagem 1.51. A solda é um exemplo de mistura eutética.

d)

Imagem 1.52. O álcool 96 GL é um exemplo de mistura azeotrópica.

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Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

e)

Resolução: Misturas eutéticas são aquelas em que a fusão ocorre a uma temperatura constante, mas a ebulição ocorre num dado intervalo de temperatura. O gráfico correspondente é o da alternativa (b).

EXERCITANDO EM AULA 13. Observe a representação dos sistemas I, II e III e seus componentes. O número de fases em cada um é, respectivamente:

I. óleo, água e gelo. II. água gaseificada e gelo. III. água salgada, gelo, óleo e granito. a) b) c) d) e)

3,2,6. 3,3,4. 2,2,4. 3,2,5. 3,3,6.

14. (UFES) Considere os seguintes sistemas:

Assinale a alternativa correta. a) Os três sistemas são homogêneos. b) O sistema I é homogêneo e formado por substâncias simples.

15. As substâncias químicas podem ser classificadas em simples ou compostas. Indique a alternativa que apresenta três substâncias simples e duas compostas, respectivamente. a) H2O, Hg, HI, Fe, H2S b) Au, O2, CO2, HCl, NaCl, c) S, O2, O3, CH4, CO2 d) H2SO4, Cu, H2, O2 e) Au, Ag, Cl2, H2CO3, H2 16. (EFOA-MG) O ferro é um dos componentes da hemoglobina. A falta de ferro na alimentação causa anemia. O processo anêmico pode ser revertido com uma alimentação rica em carnes, verduras, grãos e cereais integrais, sendo, em alguns casos, necessário um suplemento de sulfato de ferro (II). Nesse contexto, os termos sublinhados no texto acima classificam-se, respectivamente, como: a) elemento químico e substância composta. b) substância simples e substância composta. c) mistura homogênea e mistura homogênea. d) substância simples e mistura heterogênea. e) elemento químico e mistura heterogênea.

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO TÓPICO 1: Alguns conceitos fundamentais Nível 1

01. Na química temos alguns conceitos básicos sobre matéria. Acerca deste assunto, assinale a alternativa correta: a) A luz branca é um exemplo de matéria.

b) Matéria é tudo que tem massa e ocupa lugar no espaço. c) O calor liberado pela fogueira é uma tipo de matéria no estado gasoso. d) A matéria não pode ser transformada. e) As plantas não são exemplos matéria, pois são consideradas produtos naturais.

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I. nitrogênio e oxigênio; II. etanol hidratado; III. água e mercúrio.

c) O sistema II é homogêneo e formado por substâncias simples e composta. d) O sistema III é heterogêneo e formado por substâncias compostas. e) O sistema III é uma solução formada por água e mercúrio.

427


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

a) b) c) d) e)

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massa / pressão massa / volume massa / temperatura pressão / temperatura pressão / volume

Nível 2

06. (FUVEST) Três variedades alotrópicas do carbono são diamante, grafita e fulereno. As densidades dessas substâncias, não necessariamente na ordem apresentada, são: 3,5; 1,7 e 2,3 g/cm3. Com base nas distâncias médias entre os átomos de carbono, escolha a densidade adequada e calcule o volume ocupado por um diamante de 0,175 quilate. Esse volume, em cm3, é igual a Dados: • Distância média entre os átomos de carbono, em nanômetro (10-9m) • Diamante = 0,178 • Fulereno = 0,226 • Grafita = 0,207 • 1 quilate = 0,20g

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

em contato com a umidade do ar, fixa água em sua superfície formando uma camada hidratada. A espessura da camada hidratada aumenta de acordo com o tempo de permanência no ar, propriedade que pode ser utilizada para medir sua idade. O gráfico a seguir mostra com varia a espessura da camada hidratada, em mícrons (1 mícron = 1 milésimo de milímetro) em função das idade da obsidiana.

15 10

5

0 Idade (em anos)

140000

05. Densidade é uma propriedade definida pela relação:

08. (ENEM) A obsidiana é uma pedra de origem vulcânica que,

120000

propriedades funcionais. propriedades químicas. propriedades particulares. propriedades físicas. propriedades gerais.

a) Recomendação 1: Cloro; Recomendação 2: Amônia b) Recomendação 1: Metil isocianato; Recomendação 2: Dióxido de carbono c) Recomendação 1: Amônia; Recomendação 2: Metano d) Recomendação 1: Propano; Recomendação 2: Metil isocianato e) Recomendação 1: Butano; Recomendação 2: Propano

100000

a) b) c) d) e)

Recomendação 1: dirigir-se para o lugar mais alto possível. Recomendação 2: situar-se em depressões ou lugar mais baixo possível.

80000

04. Massa, extensão e impenetrabilidade são exemplos de:

• •

60000

quebra em pequenos pedaços. Estes pequenos pedaços podem ser classificados como: a) átomos de vidro. b) prótons que formam o vidros. c) corpos da matéria vidro. d) objetos de vidros. e) moléculas de vidro.

07. (UFPI) A maioria dos gases industriais, exceto hidrogênio, amônia e metano são mais densos que o ar. Considerando esta informação, em caso de acidente com liberação de gases na estrada, assinale a opção que associa a orientação correta para as pessoas próximas ao local do acidente com a natureza do gás envolvido.

40000

03. Um copo de vidro caiu de uma mesa e, ao tocar o chão,

0,50 × 10-2 1,0 × 10-2 1,5 × 10-2 2,0 × 10-2 2,5 × 10-2

20000

férica e à temperatura ambiente. Uma propriedade dos líquidos é não possuírem forma definida, adaptando-se à forma dos recipientes que os contêm. Essa propriedade dos líquidos é devida: a) ao fato de as moléculas dos líquidos não terem forma definida. b) à facilidade de rompimento das ligações covalentes entre os átomos das moléculas. c) à grande compressibilidade dos líquidos. d) às fortes interações entre moléculas do líquido e do recipiente. e) às fracas interações intermoleculares existentes nos líquidos.

a) b) c) d) e)

Espessura hidratada (em microns)

02. Muitas substâncias moleculares são líquidas à pressão atmos-

Com base no gráfico, pode-se concluir quem a espessura das camada hidratada de uma obsidiana a) é diretamente proporcional à sua idade b) dobra a cada 10.000 anos c) aumenta mais rapidamente quando a pedra é mais jovem d) aumenta mais rapidamente quando a pedra é mais velha e) a partir de 100.000 anos não aumenta mais.


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

09. (UECE) Considere as afirmativas: I. Como os CFC (clorofluorocarbonos) destroem a camada de ozônio que protege a Terra dos raios ultravioletas, eles estão sendo substituídos por outros gases, como o butano, por exemplo. O que diferencia os gases CFC do gás butano neste aspecto é uma propriedade química. II. Matéria e energia são interconversíveis. III. Três frascos de vidro transparente, fechados e exatamente iguais, contêm cada um a mesma massa de diferentes líquidos. Um contém água (d = 1,00 g/mL), o outro, clorofórmio (d = 1,4 g/mL) e o terceiro, álcool etílico (d = 0,8 g/mL). O frasco que contém menor volume de líquido é o do álcool etílico. IV. São propriedades gerais da matéria: massa, extensão, compressibilidade, elasticidade e acidez. V. A medida da massa de um corpo não varia em função da sua posição geográfica na Terra. Das afirmativas acima são verdadeiras somente: a) I, II, III e IV b) I, II, III e V c) II, III e V d) I, II e V

10. (UFAL) Uma pessoa comprou um frasco de éter anidro. Para se certificar que o conteúdo do frasco não foi alterado com a adição de solvente, basta que ele determine, com exatidão, I. A densidade. II. O volume. III. A temperatura de ebulição. IV. A massa.

TÓPICO 2: Estados (ou fases) da agregação da matéria Nível 1

11. (UEL) Leucipo e Demócrito não fizeram referência à massa das partículas, característica hoje aceita como essencial. No entanto, a ideia de ambos de que as partículas estão em constante movimento ainda continua válida. Qual das afirmações, envolvendo o movimento das partículas, é INCORRETA? a) No estado gasoso as partículas estão em movimento desordenado, relativamente afastadas umas das outras. b) Devido à massa, as partículas em movimento contêm energia cinética. c) No estado líquido, embora ainda em movimento, as partículas estão mais próximas que no estado gasoso.

12. (PUC-MG) Um professor realizou várias experiências (a 20°C e 1 atm) e organizou a seguinte tabela:

Substância

PF (ºC)

PE (ºC)

Densidade (g/cm3)

Solubilidade em água (a 20 ºC)

A

115

200

2,0

Insolúvel

B

-10

15

0,4

Insolúvel

C

-30

60

0,8

Solúvel

D

-300

-188

0,6

Insolúvel

E

12

95

1,2

Insolúvel

De acordo com a tabela, assinale a afirmativa INCORRETA: a) O estado físico da substância D, à temperatura ambiente, é gasoso. b) Se misturarmos a substância B com a substância D, à temperatura ambiente, forma-se uma mistura homogênea. c) A substância mais volátil, à temperatura ambiente, é a A. d) Se misturarmos as substâncias A, C e água, forma-se um sistema difásico. e) O processo mais adequado para separarmos uma mistura da substância C com a água, à temperatura ambiente, é destilação simples.

13. (UFF) São dadas as soluções: • • • •

argônio dissolvido em nitrogênio; dióxido de carbono dissolvido em água; etanol dissolvido em acetona; mercúrio dissolvido em ouro.

Estas soluções, à temperatura ambiente, são classificadas de acordo com seu estado físico em, respectivamente: a) líquida, líquida, gasosa, líquida b) gasosa, gasosa, líquida, sólida c) líquida, gasosa, líquida, líquida d) gasosa, líquida, líquida, sólida e) líquida, gasosa, líquida, sólida

14. (PUCCAMP) Em garimpos onde o ouro é encontrado em pó, para separá-lo da areia acrescenta-se mercúrio líquido que forma liga metálica com o ouro. Para separar os metais, a liga é aquecida até a evaporação completa do mercúrio. Esse procedimento é possível porque dos dois metais, o mercúrio tem 1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

Dessas afirmações, são corretas APENAS: a) I e II. b) I e III. c) I e IV. d) II e III. e) III e IV.

d) A pressão dos gases pode ser explicada pelo choque de suas partículas contra as paredes do recipiente. e) O estado físico sólido é o único no qual as partículas não se movimentam.

429


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

a) b) c) d) e)

menor densidade. menor massa molar. menor temperatura de ebulição. maior temperatura de fusão. maior volume molar.

15. (IFCE) Para a Ciência, matéria é tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no espaço. A matéria é possuidora de uma série de propriedades, que, em conjunto, servem para identificá-la. Analise o seguinte experimento: determinação do ponto de fusão de uma substância X; observação de um valor abaixo do tabelado para essa substância. Isso pode significar que a) a porção de substância utilizada na determinação foi menor que o necessário. b) a porção de substância utilizada na determinação foi maior que o necessário. c) uma fração da substância não pode ser fundida. d) a substância é possuidora de impurezas. e) a substância possui um grau 100% puro. Nível 2

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

16. Observe o esquema a seguir em que as bolinhas representam átomos:

430

Assinale a alternativa correta quanto ao número de moléculas, substâncias simples e substâncias compostas, respectivamente: a) 10, 2 e 2 b) 10, 3 e 1 c) 10, 7 e 1 d) 10, 3 e 2 e) 10, 3 e 3

17. Sobre substâncias simples, são formuladas as seguintes proposições: I. São formadas por um único elemento químico. II. Suas fórmulas são representadas por dois símbolos químicos. III. Podem ocorrer na forma de variedades alotrópicas IV. Não podem formar misturas com substâncias compostas. São incorretas: a) I e II b) I e III c) II e III d) II e IV e) III e IV

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

18. (ENEM) A gasolina é vendida por litro, mas em sua utilização como combustível, a massa é o que importa. Um aumento da temperatura do ambiente leva a um aumento no volume da gasolina. Para diminuir os efeitos práticos dessa variação, os tanques dos postos de gasolina são subterrâneos. Se os tanques não fossem subterrâneos: I. você levaria vantagem ao abastecer o carro na hora mais quente do dia, pois estaria comprando mais massa por litro de combustível. II. abastecendo com a temperatura mais baixa, você estaria comprando mais massa de combustível para cada litro. III. se a gasolina fosse vendida por kg em vez de por litro, problema comercial decorrente da dilatação da gasolina estaria resolvido.

a) b) c) d) e)

Destas considerações, somente: I é correta. II é correta. III é correta. I e II é correta. II e III são corretas.

19. (ENEM) Pelas normas vigentes, o litro do álcool hidratado que abastece os veículos deve ser constituído de 96% de álcool puro e 4% de água (em volume). As densidades desses componentes são dadas abaixo. Substâncias

Densidade (g/L)

Água

1.000

Álcool

800

Um técnico de um orgão de defesa do consumidor inspecionou cinco postos suspeitos de venderem álcool hidratado fora das normas. Colheu uma amostra do produto em cada posto, mediu a densidade de cada uma, obtendo: Posto

Densidade do combustível (g/L)

I

822

II

820

III

815

IV

808

V

805

A partir desses dados, o técnico pôde concluir que estavam com o combustível adequado somente os postos: a) l e lI. b) I e III c) II e IV d) III e V e) IV e V


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

TÓPICO 3: Transformações e propriedades dos materiais Nível 1

20. (UFSM) A alternativa que apresenta um fenômeno físico é a) b) c) d) e)

laminação do aço queima de fogos de artifício. amadurecimento de frutas. revelação de fotografia combustão da gasolina.

21. (UFRGS)

As principais propriedades físicas que estabelecem a diferença entre metais e ametais são a) densidade, dureza e condutividade térmica. b) reflexão da luz, ponto de fusão e condutividade elétrica. c) ponto de ebulição, refração da luz e condutividade térmica. d) densidade, ponto de fusão e ponto de ebulição. e) maleabilidade, ductilidade e condutividade elétrica.

22. (CFTPR) As propriedades de um material utilizadas para distinguir-se um material do outro são divididas em Organolépticas, Físicas e Químicas. Associe a primeira coluna com a segunda coluna e assinale a alternativa que apresenta a ordem correta das respostas. PRIMEIRA COLUNA (A) Propriedade Organoléptica (B) Propriedade Física (C) Propriedade Química

A, B, C, C, B, A, B A, B, C, A, B, C, B A, C, B, C, B, C, B A, B, C, B, B, A, B C, B, A, C, B, A, B

23. (UFV) A naftalina, nome comercial do hidrocarboneto naftaleno, é utilizada em gavetas e armários para proteger tecidos, papéis e livros do ataque de traças e outros insetos. Assim como outros compostos, a naftalina tem a propriedade de passar do estado sólido para o gasoso sem fundir-se. Esse fenômeno é chamado de: a) liquefação. b) sublimação. c) combustão. d) ebulição. e) solidificação.

De acordo com as informações fornecidas, qual propriedade da matéria é comprometida pelo uso continuado de pastas fluoretadas na faixa etária citada? a) Elasticidade. b) Inércia. c) Tenacidade. d) Extensão. e) Massa.

Nível 2

25. “O hidróxido de magnésio possui alta basicidade, é solúvel em água e possui sabor adstringente. É empregado na medicina como laxante vendido em farmácias com o nome de leite de magnésia”. Quais os tipos de propriedades do hidróxido de magnésio que estão respectivamente relacionados no texto? a) funcional, química e física. b) geral, química e organoléptica. c) química, física e organoléptica. d) geral, física e química. e) organoléptica, física e química. 26. (CFTSC) Observe as figuras a seguir, onde os átomos são representados por esferas e cada tamanho representa um átomo diferente. Depois, assinale a alternativa VERDADEIRA: 1

2

3

4

a) Nas figuras 1 e 2 encontramos somente substâncias simples. b) As figuras 1 e 3 representam misturas. c) Na figura 2 estão representados 14 elementos químicos.

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

a) b) c) d) e)

SEGUNDA COLUNA ( ) Sabor ( ) Ponto de Fusão ( ) Combustibilidade ( ) Reatividade ( ) Densidade ( ) Odor ( ) Estados da Matéria

24. (COL.NAVAL) Segundo estudos conduzidos por uma equipe multidisciplinar da UNICAMP (Universidade de Campinas), o excesso de fluoreto (F-) contido nas pastas dentais comuns pode provocar em crianças, com idades inferiores a 7 anos de idade, a fluorose, doença caracterizada por manchas esbranquiçadas ou opacas nos dentes em formação, devido à reação com a hidroxiapatita [Ca10(PO4)6(OH)2] , um sólido presente nas camadas superficiais dos dentes, aumentando a porosidade nos dentes, facilitando a quebra e o fingimento dos dentes, este último pela absorção de corantes alimentícios.

431


CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

432

d) Durante uma mudança de estado físico, a temperatura permanece constante para as amostras representadas nas figuras 2 e 3. e) Na figura 3 estão presentes 6 substâncias.

Os Estudantes e o Fumo Estudo de 2003 com alunos de 7ª e 8ª séries do Ensino Fundamental e 1º ano do Ensino Médio de 25 escolas particulares e públicas em cada cidade (Dados de 11 capitais)

27. (UEL) Um rapaz pediu sua namorada em casamento, presenteando-a com uma aliança de ouro 18 quilates. Para comemorar, sabendo que o álcool é prejudicial à saúde, eles brindaram com água gaseificada com gelo, ao ar livre. Os sistemas: ouro 18 quilates, água gaseificada com gelo e ar atmosférico, são, respectivamente: a) Substância heterogênea, mistura heterogênea e mistura homogênea. b) Mistura heterogênea, mistura homogênea e substância homogênea. c) Substância homogênea, mistura heterogênea e mistura homogênea. d) Mistura homogênea, mistura heterogênea e mistura homogênea. e) Mistura heterogênea, substância homogênea e substância heterogênea.

As pesquisas realizadas mostram que os principais fatores que favorecem o tabagismo entre os jovens brasileiros são a curiosidade pelo produto, a imitação do comportamento do adulto, a necessidade de autoafirmação e o encorajamento proporcionado pela propaganda. No Brasil, com a Lei 10.167/2000 que restringe a propaganda de cigarro e de produtos derivados do tabaco, esse panorama tende a mudar a médio e longo prazo.

28. (CFTSC) Certas propagandas recomendam determinados produtos, destacando que são saudáveis por serem naturais, “isentos de química”. Um aluno atento percebe que esta afirmação é: a) Enganosa, pois confunde o leitor, levando-o a crer que conter “química” significa não ser saudável, ser artificial. b) Verdadeira, pois o produto é dito natural porque não é formado por substâncias. c) Falsa, pois as substâncias são sempre benéficas. d) Verdadeira, pois a química só estuda materiais artificiais. e) Verdadeira somente se o produto oferecido não contiver água.

TÓPICO 4: Análise e caracterização dos diferentes sistemas materiais

29. (CPS)

31. (CFTSC)

A tabela a seguir mostra a situação dos jovens fumantes na fase experimental.

Capitais Fortaleza Campo Grande Porto Alegre Goiânia Curitiba João Pessoa Boa Vista Aracaju São Luís Natal Vitória

Estudantes que Alunos que já Alunos que já fumaram mais fumaram nos experimentaram fumar últimos 30 dias de cem cigarros (em %) (em %) (**) (em %) 53 49 48 47 46 44 43 42 42 40 34

22 20 21 15 15 13 14 15 17 14 10

(**) Segundo a OMS, os que já experimentaram e estão em estado de possível dependência

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

19 27 35 31 18 19 16 18 12 22 15

Fonte: Adaptado de “Folha de S.Paulo”/Junho 2004.

Considerando o exposto podemos afirmar que a) a Lei em vigor pretende aumentar o tabagismo. b) a medida adotada pelo Governo eliminará o uso de cigarro na população jovem. c) a Lei busca eliminar a venda de cigarros para jovens. d) a Lei, por restringir a publicidade, poderá resultar na diminuição do consumo de cigarros por jovens.

Nível 1

30. (UTFPR) O soro hospitalar é formado por uma solução aquosa de cloreto de sódio e glicose. Esse sistema apresenta: a) uma fase e um componente. b) três fases e um componente. c) uma fase e dois componentes. d) três fases e três componentes. e) uma fase e três componentes. Quando uma garrafa de água gaseificada é aberta, formam-se bolhas de dióxido de carbono. Nessa situação, o sistema água + gás forma: a) uma substância simples. b) uma mistura homogênea. c) uma solução. d) uma mistura heterogênea. e) uma substância composta.

32. (UFLA) O ácido acetilsalicílico é utilizado como analgésico e constituído por • 60% de carbono • 35,5% de oxigênio • 4,5% de hidrogênio Baseando-se nas informações anteriores, pode-se afirmar que o ácido acetilsalicílico é a) uma substância composta. b) uma mistura.


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

c) um elemento. d) uma substância simples.

33. (CFTSC) Em um laboratório de química, em condições ambientais, foram preparadas as seguintes misturas:

I. II. III. IV. V.

gasolina + areia água + gasolina oxigênio + nitrogênio água + sal água + álcool

34. (CFTCE) O dióxido de carbono em estado sólido, conhecido como gelo-seco, quando colocado em temperatura ambiente, passa diretamente ao estado gasoso. Com base nessas informações, pode-se afirmar CORRETAMENTE que o gelo-seco é: a) uma mistura que sublima em condição ambiente. b) uma mistura que vaporiza em temperatura ambiente. c) uma substância simples que sublima a 25 °C. d) uma substância composta que sublima em temperatura ambiente. e) uma substância composta que funde a 25 °C. Nível 2

35. (CFTMG) Considere os seguintes sistemas:

I. As mulheres gestantes necessitam de cuidados especiais no combate à mortalidade decorrente da falta de alimentos ricos em ferro. II. Vitaminas e sais minerais são nutrientes importantes para crianças e gestantes, pois são fundamentais para uma vida saudável. III. Apenas alimentos ricos em vitamina A, iodo e ferro resolvem o problema de desnutrição em crianças e gestantes. A alternativa que contém todas as afirmações válidas é a) apenas I b) apenas II c) apenas III d) apenas I e II e) I, II e III

37. (CPS) Leia as seguintes informações veiculadas e que foram adaptadas de páginas da internet. • O consumo de água saudável é fundamental à manutenção da saúde. Existem estimativas da Organização Mundial da Saúde de que cerca de 5 milhões de crianças morrem todos os anos por diarreia, e estas crianças habitam de modo geral os países do Terceiro Mundo. Nesses locais, um dos problemas é o acesso à água tratada. (http://www.tvcultura.com.br/aloescola/ciencias/agua-desafio/)

• Sobre eles afirma-se corretamente que a) I é heterogêneo, formado por substâncias simples. b) II é heterogêneo, formado por substâncias compostas. c) III é homogêneo, formado por 2 fases e 1 componente. d) IV é heterogêneo, formado por 2 fases e 2 componentes. Acabar com a fome e a miséria é ainda um grande desafio a ser superado por muitos países. Algumas ações tentam reduzir esse problema combatendo a desnutrição, em especial nas crianças e nas gestantes. Existem várias formas de desnutrição, dependendo da insuficiência de nutrientes (proteínas, carboidratos, lipídeos, vitaminas e sais minerais). Podemos citar entre as causas possíveis de desnutrição: • A deficiência de vitamina A, que afeta cerca de 100 milhões de crianças no mundo todo, pode levar à cegueira.

Os oceanos constituem cerca de 97% de toda a água do planeta. Dos 3 % restantes, aproximadamente 2,25% estão localizados nas calotas polares e nas geleiras, enquanto apenas 0,75 % é encontrado na forma de água subterrânea, em lagos, rios e também na atmosfera, como vapor d’água. (http://www.cetesb.sp.gov.br/Agua/rios/ciclo.asp)

O ciclo da água, também denominado ciclo hidrológico, é reponsável pela renovação da água no planeta. O volume total da água permanece constante no planeta, sendo estimado em torno de 1,5 bilhão de quilômetros cúbicos. (http://www.cetesb.sp.gov.br/Agua/rios/ciclo.asp)

Sobre o exposto considere as afirmações a seguir: I. A maior parte da água que consumimos vem de uma fração muito pequena em relação à água existente no planeta.

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

nitrogênio + oxigênio. 100 mL de álcool (C2H6O) em 1 litro de água. 1 colher de açúcar (C12H22O11) em 1 litro de água. 3 cubos de gelo em solução aquosa de sal.

36. (CPS)

(Adaptado de http://www2.uol.com.br/bibliaworld/movagorabrasil/reacao/ nutr1)

Considere as informações sobre o exposto.

Quais misturas podem ser homogêneas? a) III, IV e V, somente. b) II, III e IV, somente. c) IV e V, somente. d) I, II e IV, somente. e) I e II, somente.

I. II. III. IV.

A carência de iodo causa graves problemas cerebrais na criança, como cretinismo, e aumenta o risco de abortos em mulheres grávidas. A anemia, cuja principal causa é a deficiência de ferro na alimentação, é fator de complicações durante a gravidez, matando 585 mil mulheres anualmente. Também debilita o sistema imunológico, a coordenação motora e o equilíbrio, além de reduzir a capacidade física e mental.

433


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

II. O número de crianças que morrem por diarreia está associado, entre outras coisas, à falta de água tratada. III. A quantidade de água no planeta é garantida pelo ciclo hidrológico, porém a qualidade não, principalmente nos grandes centros urbanos. IV. A quantidade de água que se renova no planeta, de uma forma simplificada, é a água evaporada que se condensa formando as nuvens e precipitando-se em forma de chuva, neve ou granizo. A alternativa que contém todas as afirmações válidas é a) apenas I e II b) apenas I e III c) apenas II e III d) apenas I, III e IV e) I, II, III e IV

38. (CFTCE) É VERDADEIRA a alternativa: a) a solubilidade de uma substância, em determinado solvente, depende da temperatura b) o ponto de ebulição da água, quando fervida numa panela de pressão, é maior do que quando fervida numa panela comum c) o álcool etílico, que tem ponto de fusão -117°C, congela em um freezer cuja temperatura é -18°C d) massa e volume são propriedades específicas de cada material e) através de medidas de ponto de fusão e ebulição, é possível fazer a distinção entre substância simples e composta

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

39. (UFRGS) Açúcar comum (sacarose) e café passado, tão comuns em nosso dia, são exemplos, respectivamente, de a) substância pura e mistura homogênea. b) substância composta e mistura heterogênea. c) substância simples e mistura homogênea. d) substância pura e mistura heterogênea. e) mistura heterogênea e mistura homogênea.

434

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

ANOTAÇÕES

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

435


Ciências da natureza e suas tecnologias: Matriz de Referência C5

Entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais e aplicá-los em diferentes contextos. H19

Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental.


C

2 C5

O

L TU

A

COMPETÊNCIAS:

ETA, análise imediata e notações químicas HABILIDADES:

H19

APRESENTAÇÃO Por meio de análises químicas, obtemos informações de uma amostra. As análises químicas podem ser qualitativas, quantitativas ou imediatas. Neste capítulo, vamos nos deter às análises imediatas. Estas consistem em um conjunto de técnicas feitas rotineiramente em laboratórios de Química, na indústria e também em diversos setores de nossa sociedade, como no tratamento de água e de lixo para isolamento de espécies. Este capítulo inicia-se com o estudo do funcionamento de uma estação de tratamento de afluente (ETA). Seguimos com as técnicas mecânicas e físicas utilizadas para separação dos componentes de diferentes tipos de misturas. Veremos como são aplicados em escala industrial, em laboratórios e no cotidiano. Trataremos também dos materiais e equipamentos utilizados nesses processos. Por fim, veremos como fazer a representação dos elementos, das substâncias, das misturas e das transformações químicas utilizando uma linguagem própria da química, e aprenderemos diferentes métodos utilizados no balanceamento das equações.


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

TÓPICO 1 • Estação de tratamento de afluente (ETA)

Fonte: Ministério da Saúde

I

II

III

Matéria-prima ou água bruta

Estação de Tratamento de Água (ETA)

Produto final

Águas oriundas de mananciais superficiais (rios, lagos, barragens, entre outros) ou subterrâneos (lençóis freáticos), desprovidas de tratamento e consideradas impróprias para o consumo humano.

Conjunto de processos físicos e químicos necessários para transformar a matéria-prima (água bruta) em produto final (água tratada/potável). O processo de tratamento de água ocorre em uma Estação de Tratamento de Água (ETA), composta por um conjunto de obras civis, materiais e equipamentos destinados à produção e à distribuição canalizada de água tratada/potável.

Água apropriada para o consumo humano cujos parâmetros microbiológicos, físicos, químicos e radioativos atendam ao padrão de potabilidade de água destinada ao consumo humano, conforme legislação específica, não oferecendo riscos à saúde humana.

Imagem 2.1. Representação esquemática simplificada do processo de transformação da matéria-prima (água bruta - isenta de tratamento e imprópria para consumo humano) em produto final (água tratada ou potável). Shutterstock.com

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

Assis

Antes de a água potável chegar até os estabelecimentos e residências, ela passa por um processo de captação e tratamento. As fontes de captação da água são chamadas de mananciais. Os mananciais podem ser superficiais, como lagos, rios e nascentes, ou subterrâneos, como os poços provenientes de lençóis freáticos.

“As Estações de Tratamento de Água (ETA’s) têm a finalidade de transformar a água denominada bruta (sem tratamento e imprópria ao consumo humano) em água denominada potável (tratada e adequada ao consumo humano)”.

O tipo de tratamento da água a ser utilizado vai depender da qualidade da água do manancial. Quanto mais suja estiver a água do manancial, mais processos de separação são utilizados, o que encarece seu tratamento. Por isso devemos nos conscientizar e cuidar das águas dos rios e outros mananciais. Em uma ETA do tipo físico-químico convencional completa têm-se, normalmente, as seguintes etapas principais: • captação • coagulação • floculação • decantação • filtração • desinfecção • fluoretação • reservação/distribuição Imagem 2.2. Estação de tratamento de água

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1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

Assis

Captação O tratamento de água convencional começa na captação, por meio de adutoras que levam a água bruta até a estação de tratamento. Durante o percurso, a água bruta passa por um gradeamento metálico que retém peixes, galhos, pedras, entre outras partículas maiores.

Coagulação Nesta etapa, é adicionado um agente químico coagulante (geralmente sulfato de alumínio junto com o óxido de cálcio), fazendo com que as partículas de sujeira fiquem aglutinadas. A coagulação depende de fatores como temperatura, pH, tamanho das partículas, entre outros parâmetros.

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

Imagem 2.3. Etapas da estação de tratamento de água (ETA)

439


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

Floculação A etapa de floculação ocorre imediatamente após a coagulação e consiste no agrupamento das partículas eletricamente desestabilizadas (coágulos), de modo a formar outras partículas maiores denominadas flocos, suscetíveis de serem removidos por decantação (ou flotação) seguido de filtração.

Para saber mais sobre a portaria nº 2.914 do Ministério da Saúde que dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade, acesse o link, a seguir.

ACESSE O LINK!

Decantação Após o processo de floculação, a água floculada é colocada em repouso, no qual os flocos, por serem mais densos e pela força da gravidade, depositam-se se no fundo dos tanques decantadores formando uma massa sólida denominada lodo. Após este processo a água torna-se mais clara, visto que a maioria das impurezas sólidas são removidas. •

Filtração A etapa de filtração consiste na remoção das partículas suspensas e coloidais e de microorganismos presentes na água que escoa através de um meio filtrante, o qual pode ser composto de uma ou de várias camadas de areia de diferentes granulometrias e carvão (antracito). É nesta etapa que as partículas mais finas e leves, que não foram retidas nos decantadores são removidas da água. É considerado como um processo final de remoção de impurezas na ETA, portanto é um dos responsáveis pelo cumprimento dos padrões de potabilidade da água. •

Desinfecção A desinfecção é um processo onde se tem por objetivo a remoção ou destruição (inativação) de microrganismos patogênicos presentes na água capazes de causar várias doenças, através da adição de produtos químicos denominados agentes desinfetantes. Com relação aos vários produtos químicos agentes desinfetantes disponíveis atualmente no mercado, os mais conhecidos e utilizados são os produtos à base de cloro. Embora também possa ser utilizados o gás ozônio (O3(g)) e a radiação ultravioleta (UV).

Link sugerido • https://bit.ly/2rwVoZD

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01.

(CPS) A quantidade de água doce disponível para o nosso uso é muito pequena, perto de 3% do volume total de água existente. Os outros 97% são constituídos por água salgada. Desses 3% de água doce, cerca de 1% está acessível para a população de todo o planeta e o restante está na forma de gelo. Contudo, boa parte da água acessível encontra-se poluída e deve ser tratada para o consumo humano. As etapas envolvidas nas estações de tratamento da água das grandes metrópoles são a) filtração e cloração, somente. b) decantação e filtração, somente. c) floculação e decantação, somente. d) sublimação, decantação e filtração. e) floculação, decantação, filtração e cloração. Resolução: As etapas envolvidas nas estações de tratamento da água das grandes metrópoles são: floculação, decantação, filtração e cloração.

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

440

Fluoretação A fluoretação é uma exigência do Ministério da Saúde, tendo por objetivo básico a redução de incidência de cárie dentária, através da adição de produtos químicos à base de flúor à água. Sabe-se que o flúor, em pequenas quantidades, é benéfico à saúde humana, principalmente em crianças, promovendo o endurecimento da matriz mineral dos dentes e esqueleto e tem se mostrado como o agente químico mais eficiente na prevenção da cárie dentária, daí sua adição nos sistemas de abastecimentos públicos de água ser uma prática muito difundida e obrigatória. Alguns dos produtos químicos usados para este fim são o fluossilicato de sódio (sal sólido) e o ácido fluossilícico (solução líquida).

Desinfecção

EXERCITANDO EM AULA 01. Associe as etapas do processo utilizado nas ETAs (Estações de tratamento de água) com o procedimento característico. 1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

1. Filtração 2. Floculação


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

3. Decantação 4. Filtros de carbono 5. Desinfecção ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

a) b) c) d) e)

adição de cloro para eliminar os germes nocivos à saúde. a água é filtrada para a retirada de partículas grandes de sujeira. a água fica parada para que os flocos mais pesados se depositem no fundo. sulfato de alumínio é adicionado para que as partículas de sujeira se juntem, formando pequenos coágulos. A água passa pelos filtros formados por camadas de areia, carbono e turfa. 5,1,3,2,4 3,1,5,4,2 4,2,3,1,5 2,3,4,5,1 1,2,3,4,5

02. A água sem tratamento, quando ingerida, pode ser responsável pela transmissão de muitas doenças, como, por exemplo, gastroenterite e febre tifoide. Qual das enfermidades a seguir NÃO se classifica como doença de veiculação hídrica: a) amebíase; b) giardíase; c) dengue; d) hepatite infecciosa; e) cólera.

No sistema de tratamento de água apresentado na figura, a remoção do odor e a desinfecção da água coletada ocorrem, respectivamente, nas etapas: a) 1 e 3 b) 1 e 5 c) 2 e 4 d) 2 e 5 e) 3 e 4

04. (ENEM) Belém é cercada por 39 ilhas, e suas populações convivem com ameaças de doenças. O motivo, apontado por especialistas, é a poluição da água do rio, principal fonte de sobrevivência dos ribeirinhos. A diarreia é frequente nas crianças e ocorre como consequência da falta de saneamento básico, já que a população não tem acesso à água de boa qualidade. Como não há água potável, a alternativa é consumir a do rio. O procedimento adequado para tratar a água dos rios, a fim de atenuar os problemas de saúde causados por microrganismos a essas populações ribeirinhas é a: a) filtração b) cloração c) coagulação d) fluoretação e) decantação

03. (ENEM) Na atual estrutura social, o abastecimento de

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

água tratada desempenha um papel fundamental para a prevenção de doenças. Entretanto, a população mais carente é a que mais sofre com a falta de água tratada, em geral, pela falta de estações de tratamento capazes de fornecer o volume de água necessário para o abastecimento ou pela falta de distribuição dessa água.

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

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Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

Os processos de separação de misturas são de grande relevância e aplicação no nosso cotidiano. Situações simples, como filtrar um café, aspirar o pó da casa, ou até mesmo realizar um exame de sangue são exemplos práticos de separação de misturas. É importante notar que, para uma única mistura, pode haver vários processos que permitem a separação dos seus componentes. No geral, emprega-se o método mais eficiente (que separa a maior parte possível) ou economicamente viável.

funil de Büchner

Acervo da editora

TÓPICO 2 • Análise imediata

papel de filtro

água rolha

trompa de água

kitassato mangueira

2.1 • Separação de misturas heterogêneas Imagem 2.6. Sistema de filtração a vácuo.

Shamuel Fiorentino

2.1.1 • Filtração bastão de vidro

mistura de sólido e líquido

papel de filtro funil sólido

solução filtrada Imagem 2.4. Sistema de filtração simples.

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1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

Imagem 2.7. O aspirador de pó é um tipo de filtro a vácuo.

2.1.2 • Decantação (ou sedimentação) Na decantação (ou sedimentação), o sistema é deixado em repouso para que a parte mais densa de uma mistura heterogênea entre sólido e líquido ou entre líquidos imiscíveis, seja depositada no fundo do recipiente. Em uma amostra de água do mar, por exemplo, as partículas de areia tendem a se depositar pela ação da gravidade. Após toda a areia ser depositada no fundo, retiramos o líquido sobrenadante. Pode ser retirado por sifonação.

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No laboratório, a filtração pode ser feita utilizando um papel-filtro para separar as partículas sólidas do líquido. Pelo papel-filtro passam apenas líquidos e substâncias dissolvidas neste líquido. Pela Imagem 2.4 podemos observar que, para a realização dessa simples filtração, foram Imagem 2.5. Filtração do café. utilizados um suporte, um funil acoplado ao suporte, um Becker para recolher o filtrado, um Becker contendo a mistura e um bastão de vidro, que serve para auxiliar a transferência de líquidos de um recipiente para outro. Como exemplo, podemos ter a separação de areia da água. Nos automóveis, são utilizados vários filtros: o filtro de óleo, de combustível, de gasolina, de ar. No cigarro, nas chaminés das indústrias, no ar-condicionado também existem filtros. Se as partículas do sólido são muito pequenas e entopem os poros do papel filtro ou se desejamos apenas acelerar o processo de filtração, é feita uma filtração a vácuo.

Nela, um funil de Büchner é acoplado a um kitassato e conectado a uma trompa de água, ou uma bomba de vácuo. A água passa pela trompa arrastando o ar no interior do kitassato. Como o ar no interior do kitassato é retirado, a pressão interna diminui e o ar de fora entra arrastando o líquido e acelerando a filtração. Esse sistema pode ser usado para separar a suspensão do leite de magnésio (hidróxido de magnésio) da água. Shutterstock.com

suporte

béquer

A filtração é um método de separação de sólidos de uma suspensão. É efetuada passando a mistura através de um material permeável e poroso, capaz de reter as partículas do sólido. Ao meio poroso e permeável dá-se o nome de filtro. O fluido que passa através do filtro designa-se filtrado.

Imagem 2.8. Separação por decantação de líquidos imiscíveis.


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Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

Além de ser um método de separação de substâncias em laboratório, há outras aplicações no dia a dia, por exemplo, é o processo que ocorre quando se usa uma mangueira para retirar combustível do tanque de um automóvel e para esvaziar aquários e piscina.

2.1.4 • Sedimentação fracionada Imagem 2.9. Decantação da água do mar. Após o repouso, as partículas mais densas, como a areia, ficam depositadas no fundo do recipiente.

Shamuel Fiorentino

2.1.3 • Sifonação

Água Areia + serragem

Água

Areia

Imagem 2.13. Separação de serragem misturada com areia por flotação. A serragem flutua enquanto a areia sedimenta.

2.1.5 • Centrifugação Quando um dos componentes de uma mistura heterogênea não sofre decantação por ação da gravidade espontaneamente, utiliza-se um aparelho chamado centrífuga comum para promover a separação. Shutterstock.com

Shamuel fiorentino

Imagem 2.14. Centrífugas.

Sifão

Sifão

O aparelho imprime uma rotação rápida no sistema que acelera sua decantação, como visto na imagem a seguir. Shutterstock.com

Líquido + líquido

Líquido + sólido Líquido Imagem 2.11. Sifonação de um sistema sólido + liquido.

Líquido Imagem 2.12. Sifonação de um sistema com líquidos imiscíveis.

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Sifonação é a retirada de um líquido em uma mistura heterogênea de sólido e líquido ou de uma mistura de dois líquidos imiscíveis com uso de um sifão. Para realizar essa separação, o recipiente que deve recolher o líquido desejado precisa ser colocado em um nível inferior ao da mistura. O sifão consiste em uma mangueira que conecta o nível mais alto a outro mais baixo. Quando feita a sucção na mangueira, a coluna de líquido na parte baixa do sifão, por ser mais longa, tem seu peso maior e desloca o líquido da mistura para o outro recipiente.

Serragem

Paloma Silva

Para dois líquidos imiscíveis, a decantação pode ser feita por um aparelho desenvolvido para esse fim, denominado funil de decantação (também chamado de funil de separação ou funil de bromo). A torneira é aberta suporte cuidadosamente, deixando-se escoar totalmente o líquido mais denso (aquefunil de separação le que fica na parte infe(funil de bromo) rior do funil por influência da gravidade) em um béquer vazio béquer. O líquido menos denso deve ser retirado pela parte de cima, a fim de se evitar contaminação. Em uma mistura de Imagem 2.10. Separação em funil de decantação. água e óleo posta no funil, a água, por ser mais densa, é retirada pela parte inferior.

A sedimentação fracionada é um método de separação de misturas heterogêneas que se baseia na diferença de densidade entre os materiais. É utilizado para separar sólidos de uma mistura heterogênea pela adição de um líquido de densidade intermediária que não solubilize nenhum dos componentes da mistura. Se tivermos uma mistura de areia e serragem, por exemplo, ao adicionarmos água, nenhum dos dois componentes da mistura será dissolvido. Como a serragem é menos densa que a água, ela flutuará, e a areia será deslocada para o fundo do recipiente por ser mais densa que a água.

Imagem 2.15. Centrífuga em funcionamento na separação componentes de amostras de sangue.

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Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

Essa técnica é muito utilizada para separação das frações do sangue para análises clínicas.

2.1.8 • Levigação

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A levigação é utilizada na separação de misturas do tipo sólido-sólido, em que um dos componentes (em forma de pó) é arrastado por um líquido e o outro permanece fixo. Para separar a goma do arroz, a dona de casa passa uma corrente de água. dietaeboasaude.com.br

Imagem 2.16. Frações (componentes) do sangue após separação por centrifugação.

2.1.6 • Catação Imagem 2.19. Levigação.

2.1.9 • Ventilação Técnica utilizada para separar mistura de sólidos granulados que possuem diferentes densidades usando uma corrente de ar. Na colheita do café, os coletores jogam para cima os grãos para separar as cascas dos grãos.

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anaterracafe.com.br

A catação consiste em uma técnica rudimentar de separação de mistura de sólidos heterogêneos. É baseada na diferença de tamanho e de aspecto das partículas a serem separadas. Podem-se usar pinças, colheres, ou até mesmo as mãos, como na catação do feijão. Esta técnica é também empregada no tratamento do lixo. O lixo passa por uma esteira e é separado nos diferentes materiais que o compõem: borracha, papel, plásticos, vidro, etc., para serem destinados à reciclagem.

Imagem 2.20. Ventilação.

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2.1.7 • Peneiração (ou tamisação)

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Processo utilizado quando uma mistura de sólidos granulados, de diferentes diâmetros, é colocada sobre uma peneira e submetida à agitação. Os sólidos menores passam pelo orifício, ficando retidos na peneira os sólidos de maior tamanho. Pode-se observar esta técnica na cozinha, na preparação da goma para fazer tapioca.

2.1.10 • Separação magnética/imantação Com uso de um ímã, um dos componentes que tem propriedades magnéticas é atraído e separado dos demais componentes. Esse processo pode ser utilizado na separação dos componentes ferromagnéticos do lixo. Shutterstock.com

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Imagem 2.17. Catação de café.

enxofre

imã limalhas de ferro

enxofre e limalhas de ferro Imagem 2.18. Peneiração da goma de mandioca.

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Imagem 2.21. Separação magnética.


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2.1.11 • Flotação

Termômetro

A flotação é uma técnica de separação de sólido em líquido na qual ocorre a inserção de bolhas de ar no meio líquido, seguida da adesão de partículas sólidas às bolhas, que são arrastadas para a superfície do líquido e permitem a separação das fases. A técnica tem sido usada em operações de mineração para separar materiais valiosos a partir dos minérios escavados e mais recentemente vem sendo aproveitada para tratamento de água contaminada.

2.1.12 • Dissolução fracionada

Saída da água de refrigeração Condensador Frasco de destilação Água salgada

Entrada de água fria Água pura Imagem 2.23. Equipamento de destilação simples.

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Utilizada na separação de misturas do tipo sólido-sólido cujos componentes diferem pela solubilidade em um dado solvente. Ferro Adição de sulfeto de carbono Mistura de ferro e enxofre em pó

Filtração O enxofre se dissolve

Vaporização do sulfeto Enxofre + de carbono sulfeto de carbono Enxofre

Imagem 2.22. Etapas de separação de mistura do enxofre e ferro através do processo de dissolução fracionada.

Na mistura de ferro e enxofre em pó, adicionamos o sulfeto de carbono (um solvente químico) que solubiliza o enxofre e não o ferro. O ferro é retirado por filtração. A solução resultante é aquecida vaporizando o sulfeto de carbono, restando assim o enxofre.

Perceba que a maioria dos processos mecânicos faz uso da diferença de densidade das substâncias da mistura e da ação da gravidade.

2.2 • Separação de componentes de misturas homogêneas Imagem 2.24. Fabricação de cachaça.

Misturas homogêneas não podem ser separadas por processos mecânicos. Para separá-las, são necessários procedimentos físicos como mudanças no estado de agregação. A seguir, veremos os processos de separação de misturas homogêneas.

2.2.1 • Destilação simples É utilizada para separar misturas homogêneas do tipo sólido-líquido ou líquido-líquido, baseada na grande diferença das temperaturas de ebulição dos componentes. Em laboratório, usamos a aparelhagem abaixo, conhecida como destilador simples:

2.2.2 • Destilação fracionada É usada para separar misturas homogêneas do tipo líquido-líquido, nas quais os componentes possuem pontos de ebulição relativamente próximos, como o caso da mistura de água e etanol (álcool etílico), que apresentam temperaturas de ebulição de 100 ºC e 79 ºC, respectivamente. Para separar os líquidos que entram em ebulição quase ao mesmo tempo, acoplamos ao destilador uma coluna de fracionamento que consiste em uma coluna cheia de obstáculos, de modo que somente a fração de menor temperatura de ebulição consiga passar.

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Luiz Fernando (Adapado de Morphart Creation)

ESCLARECENDO

O líquido é colocado no balão de destilação e submetido a aquecimento. Quando o componente mais volátil (aquele de menor temperatura de ebulição) entra em ebulição, seus vapores passam pelo condensador, onde serão resfriados, passando do estado gasoso para o líquido, que cai em seguida no Erlenmeyer. Quando você olhou a imagem, deve ter percebido que a água de refrigeração do condensador entra na parte inferior e sai na parte superior. Isso acontece para que o vapor no interior do condensador encontre progressivamente um ambiente cada vez mais “frio”. Isso dará ao sistema uma melhor eficiência na diminuição de temperatura para posterior liquefação. Se a mangueira fosse colocada na parte superior, aconteceria o contrário. Exemplo: mistura de água (TE = 100°C) e cloreto de sódio (TE = 801°C). Na fabricação de aguardente, utiliza-se um alambique (Imagem 2.24) que funciona de modo análogo ao aparelho representado na Imagem 2.23.

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Termômetro

saída de água de resfriamento condensador

bolinhas de porcelana

balão de fundo redondo

SAIBA MAIS

entrada de água de resfrigerada

Como visto no tópico 4 do capítulo anterior, misturas azeotrópicas são misturas que apresentam ponto de ebulição constante, ou seja, se comportam como substâncias puras na transformação de líquido para vapor pela ebulição. Dessa forma, uma mistura azeotrópica não pode ser separada através da destilação fracionada, pois ambos os componentes da mistura iriam tornar-se vapor ao aquecer a mistura.

manta térmica Imagem 2.25. Equipamento de destilação fracionada.

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Shutterstock.com/Adaptado: Luiz Fernando

Coloca-se a mistura no balão de vidro para ser submetida a aquecimento. Sob aquecimento, a substância de menor ponto de ebulição vai evaporar primeiro. E, logo em seguida, a outra. Ao encostar nas bolinhas da coluna de fracionamento, a segunda substância vai condensar, voltando para o balão, enquanto a outra substância continuará subindo até encontrar o condensador. Ao final do processo, o recipiente conterá o líquido mais volátil, e o balão de vidro terá o líquido menos volátil. Em refinarias de petróleo são utilizadas torres de fracionamento que permitem a separação dos componentes do petróleo.

446

6 Armazenamento de petróleo

Gás

Torre de fracionamento

Bomba

5

Gasolina

4

Querosene

3

Óleo combustível

2

Óleo lubrificante

1 Fornalha Imagem 2.26. Destilação do petróleo

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Resíduos (parafina, alfalto)

Link sugerido • https://goo.gl/s87QAJ

2.2.3 • Cristalização fracionada É utilizada para separar misturas homogêneas do tipo sólido-sólido que possuem diferentes solubilidades em um solvente particular (ou misturas de solventes). Esta técnica é usada frequentemente para obter substâncias sólidas puras ou para recuperar produtos comercializáveis ou utilizáveis em processos industriais. A mistura de sólidos é dissolvida em um solvente e a solução é submetida à evaporação. Devido à diferença na solubilidade, a solução fica saturada em relação a um dos componentes da mistura.

ESCLARECENDO Uma solução pode ser classificada como insaturada, saturada ou ainda supersaturada. A classificação deve-se à quantidade de soluto dissolvido, comparada com o máximo que o solvente é capaz de dissolver em uma dada condição de temperatura (e, no caso de gases, de pressão). Uma solução é insaturada quando a quantidade de soluto dissolvido é menor que o máximo permitido. A solução é dita saturada, quando a quantidade de soluto dissolvido é igual ao máximo permitido. Supersaturada é a solução cuja quantidade de soluto dissolvido é maior que o máximo permitido.


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tanque isolado termicamente

água quente

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ar limpo

Com a evaporação do solvente, ocorre a cristalização gradativa do referido componente, que se separará da solução. A solução, contendo o componente cuja saturação ainda não foi atingida, fica sobre os cristais. Exemplo: a obtenção de sais a partir de água do mar nas salinas.

válvula de expansão

compressor

água fria

ar líquido

Imagem 2.29. Esquema de liquefação do ar

Usada para purificar substâncias que sofrem sublimação facilmente. Tela de Becker Quando a mistura colocaamianto da em um béquer é aquecida, a fração sublimável passa para o estado gasoso. Ao tocar no vidro de relógio colocado aciGás Suporte ma do béquer, esta fração retorna ao estado sólido (recrisBico de Bunsen taliza e aí fica). Imagem 2.28. Esquema de separação de Exemplo: cânfora, iodo, mistura via sublimação naftaleno e gelo seco. O vídeo a seguir é uma animação sobre esse processo.

No estado líquido, o ar passa por uma coluna de destilação fracionada onde seus componentes serão separados devido à diferença nas temperaturas de ebulição.

Vidro de relógio

ar líquido (−200 °C)

gás argônio (Ar) (TE = −186°C)

oxigênio líquido(O2) (TE = −183°C) placas perfuradas permitem a ascensão de gases e a queda de líquidos Imagem 2.30. Destilação fracionada do ar líquido, visando separar seus componentes

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2.2.4 • Sublimação fracionada

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gás nitrogênio (N2) (TE = −196°C)

Imagem 2.27. Obtenção de sal na salina.

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS Link sugerido • https://bit.ly/2zQ8v9D

2.2.5 • Liquefação fracionada É indicada para separar misturas nas quais todos os componentes encontram-se na fase gasosa. Exemplo: ar atmosférico limpo (mistura contendo basicamente gás nitrogênio, gás oxigênio e gás argônio). O ar limpo é submetido à compressão e resfriamento passando para o estado líquido, como mostrado na imagem a seguir.

02. (UFJF) O ar atmosférico é constituído, principalmente, de 78% de gás nitrogênio e 21% de gás oxigênio. O ar que respiramos contém também material sólido particulado conhecido como poeira. Responda aos itens abaixo. a) Cite uma técnica para “limpar” o ar atmosférico, ou seja, separar a poeira.

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Imagem 2.31. Gases obtidos do ar atmosférico a partir do processo de liquefação fracionada

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Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

b) Depois de “limpo”, o ar é classificado como uma substância pura? Justifique a sua resposta. c) Os dois principais componentes do ar podem ser separados através de um sistema como o representado a seguir.

gás

( )

( )

( ) ( )

ar líquido (-200 ºC)

( )

líquido

placas perfuradas, na temperatura de -190 ºC que permitem a ascensão de gases e a queda de líquidos

1. Primeiramente, o ar é convertido em líquido pelo resfriamento a -200 ºC. 2. O ar líquido entra na coluna que contém placas na temperatura de -190 ºC. 3. Os dois componentes são então recolhidos separadamente: um no estado gasoso e o outro no estado líquido. Sabendo-se que os pontos de ebulição do nitrogênio e do oxigênio são -196 ºC e -183 ºC, respectivamente, identifique os componentes que são recolhidos como gás e líquido e escreva suas fórmulas moleculares.

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d) Escreva o nome do método de separação descrito no item (c).

448

Resolução: a) Um método de separação que poderia ser utilizado é o da filtração, que através de filtros retém as partículas sólidas. b) O ar atmosférico é constituído por uma mistura de gases, como: O2, N2, CO2 dentre outros. c) Gás: nitrogênio : N2 Líquido: oxigênio: O2 d) Destilação fracionada.

03. (UPF) A natureza apresenta grande diversidade de materiais. É preciso analisar a composição e as propriedades desses materiais para que eles possam ser utilizados ou transformados nos mais diversos objetos. Tendo por base o enunciado e o contexto relacionado à temática em questão, analise as afirmações que seguem e marque V para as verdadeiras e F para as falsas.

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Uma mistura eutética é aquela que se comporta como substância pura durante a ebulição, ou seja, apresenta temperatura de ebulição constante. O ar atmosférico seco e filtrado se constitui como uma mistura homogênea, formada, principalmente, por nitrogênio e oxigênio. Ligas metálicas são misturas homogêneas, também classificadas como soluções. A decantação é um processo de separação de uma mistura do tipo líquido-líquido ou sólido-líquido. Ela se baseia na diferença de densidade e solubilidade entre seus componentes. A destilação fracionada é um processo aplicado exclusivamente para separar componentes de uma mistura heterogênea contendo dois ou mais líquidos que apresentam temperaturas de ebulição próximas.

A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é a) F – V – V – V – F. b) V – F – V – F – F c) V – V – F – F – F. d) F – F – V – F – F. e) F – V – F – V – V. Resolução: Falsa. Uma mistura eutética é aquela que se comporta como substância pura durante a fusão, ou seja, apresenta temperatura de fusão constante. Verdadeira. O ar atmosférico seco e filtrado se constitui como uma mistura homogênea, formada, principalmente, por nitrogênio (≈ 80%) e oxigênio (≈ 20%). Verdadeira. Ligas metálicas são consideradas misturas homogêneas, também classificadas como soluções metálicas. Verdadeira. A decantação é um processo de separação de uma mistura do tipo líquido-líquido ou sólido-líquido. Ela se baseia na diferença de densidade e solubilidade entre seus componentes, que são imiscíveis entre si. Falsa. A destilação fracionada é um processo aplicado para separar componentes de uma mistura homogênea contendo dois ou mais líquidos que apresentam temperaturas de ebulição diferentes e que não sejam próximas.

04. (ENEM) A farinha de linhaça dourada é um produto natural que oferece grandes benefícios para o nosso organismo. A maior parte dos nutrientes da linhaça encontra-se no óleo desta semente, rico em substâncias lipossolúveis com massas moleculares elevadas. A farinha também apresenta altos teores de fibras proteicas insolúveis em água, celulose, vitaminas lipossolúveis e sais minerais hidrossolúveis. Considere o esquema, que resume um processo de separação dos componentes principais da farinha de linhaça dourada.


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filtro de papel

copo mancha de tinta solvente

O óleo de linhaça será obtido na fração a) Destilado 1. b) Destilado 2. c) Resíduo 2. d) Resíduo 3. e) Resíduo 4.

água

filtro de papel pigmentos individuais viajam distâncias diferentes no filtro de papel

Resolução:

copo mancha de tinta

água

solvente

Imagem 2.32. Esquema básico para separação de pigmentos por meio da cromatografia em papel

APROFUNDAMENTO

Nesse processo, os componentes de uma mistura de substâncias em solução são separados e identificados pela cor. Um dos primeiros processos usados foi a cromatografia em papel. Exemplo: separação de componentes de tintas, como mostra a imagem a seguir.

Balão de fundo redondo Utilizado principalmente em sistemas de refluxo, destilação e evaporação a vácuo, acoplado a um rotaevaporador.

Balão de fundo chato Utilizado como recipiente para conter líquidos ou soluções, ou mesmo fazer reações com desprendimento de gases. Pode ser aquecido sobre o tripé com tela de amianto.

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2.2.7 • Análise cromatográfica ou cromatografia

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É indicada para separar misturas comuns (não eutéticas) cujos componentes estejam na fase sólida. Exemplo: separação dos componentes da liga de estanho (Sn) e chumbo (Pb), que têm temperaturas de fusão de 231 ºC e 527 ºC, respectivamente.

Almofariz com pistilos Utilizado na trituração e pulverização de sólidos.

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2.2.6 • Fusão fracionada

A seguir apresentamos alguns aparelhos comuns usados em laboratórios de química e suas finalidades.

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O éter dissolve substâncias apolares na farinha, neste caso, o óleo de linhaça O destilado 1 será o éter etílico, pois este é mais volátil O resíduo 4 será o óleo de linhaça, que é menos volátil do que o éter etílico

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Tubo de ensaio Utilizado para fazer reações em pequena escala, principalmente em testes de reação em geral. Pode ser aquecido com movimentos circulares e com cuidado diretamente sob a chama do bico de Bunsen.

Vidro de relógio Apresenta forma côncava e é utilizado em análises e evaporações, além de servir de suporte para pesagem de materiais sólidos na balança. Não pode ser aquecido diretamente.

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Proveta ou cilindro graduado Utilizado na medição e transferência de volumes de líquidos. Não pode ser aquecida.

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Dessecador Utilizado para guardar substâncias em atmosfera com baixo índice de umidade. Normalmente, introduz-se sílica gel para a absorção dessa umidade.

Erlenmeyer Utilizado em titulações, aquecimento de líquidos, dissolução de substâncias e proceder reações entre soluções.

Pipeta graduada Utilizada para medir pequenos volumes. Mede volumes variáveis. Não pode ser aquecida.

Pipeta volumétrica Utilizado na medição e transferência de volumes fixos de líquidos. Não pode ser aquecida, pois possui grande exatidão de medida.

Cápsula de porcelana Peça de porcelana usada para evaporar líquidos das soluções.

Condensador Utilizado na destilação, tem como finalidade condensar vapores gerados pelo aquecimento de líquidos. Apresenta duas perfurações: uma para entrada e outra para saída de água.

Funil de haste longa Utilizado na filtração e para retenção de partículas sólidas. Não deve ser aquecido.

Kitassato Utilizado em conjunto com o funil de Büchner em filtrações a vácuo.

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Cadinho Peça geralmente de porcelana, cuja utilidade é aquecer substâncias a seco e com grande intensidade. Por isso, pode ser levado diretamente ao bico de Bunsen, suportando, portanto, altas temperaturas.

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Bureta Aparelho utilizado em análises volumétricas, contendo uma pequena torneira para o controle da saída do líquido.

Funil de Büchner Utilizado em filtrações a vácuo, normalmente em conjunto com o kitassato.

Funil de separação, de decantação ou de bromo Utilizado na separação de líquidos imiscíveis e na extração líquido/líquido.

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Becker Apresenta utilidade para diversos fins no laboratório, como, por exemplo, para fazer reações entre soluções, dissolver substâncias sólidas, efetuar reações de precipitação e aquecer líquidos. Pode ser aquecido sobre a tela de amianto.

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Balão volumétrico Balão que possui volume definido e é utilizado no preparo de soluções em laboratório.

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Estante para tubo de ensaio Utilizada como suporte de tubos de ensaio.

Garra de condensador Usada para prender o condensador à haste do suporte universal ou outras peças, como balões, erlenmeyers, tubos, etc.

Suporte universal Utilizado como suporte em operações no laboratório como: filtração, suporte para condensador, suporte para bureta, parte do sistema de destilação etc. Serve também para sustentar peças em geral.

Pisseta ou frasco lavador Usada para lavagens de materiais ou recipientes através de jatos de água, álcool ou outros solventes.

Tela de amianto Suporte para as peças a serem aquecidas. A função do amianto é distribuir uniformemente o calor recebido pelo bico de Bunsen. O amianto é cancerigeno, e está sendo substituído por silicatos.

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Pinça de madeira Usada para prender o tubo de ensaio durante o aquecimento. 

Pinça metálica Usada para manipular objetos aquecidos.

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Bico de Bunsen Utilizado como fonte de aquecimento no laboratório, mas, atualmente, tem sido substituído pelas mantas e chapas de aquecimento.

Tripé Sustentáculo para efetuar aquecimentos de soluções em vidrarias diversas de laboratório. É utilizado em conjunto com a tela de amianto. casalab.com.br (Reprodução)

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Balança digital Utilizada na medida de massa de sólidos  e líquidos não voláteis, com grande precisão.

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Anel ou argola Utilizado como suporte do funil na filtração.

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casalab.com.br (Acesso em 14/12/2015)

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05.

(FUVEST-SP) Para a separação das misturas: gasolina-água e nitrogênio-oxigênio, os processos mais adequados são respectivamente: a) decantação e liquefação. b) sedimentação e destilação. c) filtração e sublimação. d) destilação e condensação. e) flotação e decantação.

06. (CEFET-PR) Para um químico, ao desenvolver uma análise, é importante verificar se o sistema com o qual está trabalhando é uma substância pura ou uma mistura. Dependendo

do tipo de mistura, podemos separar seus componentes por diferentes processos. Assinale a alternativa que apresenta o método correto de separação de uma mistura. a) Uma mistura homogênea pode ser separada através de decantação. b) A mistura álcool e água pode ser separada por filtração simples. c) A mistura heterogênea entre gases pode ser separada por decantação. d) Podemos afirmar que, ao separarmos as fases sólidas e líquida de uma mistura heterogênea, elas serão formadas por substâncias puras.

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EXERCITANDO EM AULA

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Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

e) O método mais empregado para a separação de misturas homogêneas sólido-líquido é a destilação.

07. Uma das etapas do funcionamento do aspirador de pó, utilizado na limpeza doméstica, é a: a) filtração. b) decantação. c) sedimentação. d) centrifugação. e) sifonação. 08. O mercúrio, um metal líquido, é utilizado pelos garimpeiros para extrair ouro. Nesse caso, o mercúrio forma com o ouro,

TÓPICO 3 • Representação e classificação dos elementos e das substâncias 3.1 • Representação dos elementos

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Para melhor compreender como a matéria é constituída, os químicos passaram a representar por símbolos as unidades de constituição da matéria. Toda matéria é constituída por partículas denominadas átomos. Os átomos com o mesmo número atômico são átomos de um mesmo elemento químico. Em 1814, o químico sueco Berzelius sistematizou uma forma de nomenclatura que ainda hoje é adotada pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC), um órgão que regulamenta a Química. Nesse sistema, cada elemento é representado por letras que normalmente são iniciais Imagem 2.33. Jöns Jacob Berzelius (1779-1848). dos nomes de origem deste elemento.

452

Nome do elemento

Nome original

Símbolo

Hidrogênio

Hidrogenós

H

Potássio

Kalium

K

Fósforo

Phosphorus

P

Enxofre

Sulfur

S

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

uma mistura líquida homogênea, que pode ser separada facilmente da areia e da água. Infelizmente, esse processo causa muitos danos ao meio ambiente. O uso do mercúrio contamina o solo, as águas, o ar atmosférico e os próprios garimpeiros. A separação do ouro é feita sob aquecimento, isso só é possível porque: a) o ouro é mais volátil que o mercúrio. b) o ouro é mais denso que o mercúrio. c) o ponto de ebulição do mercúrio é maior que o do ouro. d) o mercúrio funde-se a uma temperatura menor que o ouro. e) o ouro dissolve-se no mercúrio.

Sódio

Natrium

Na

Hélio

Hélios

He

Cobre

Cuprum

Cu

Todos os elementos químicos conhecidos são representados na tabela periódica no início deste livro. Um símbolo representa um único átomo do elemento químico. Quando precisamos representar uma quantidade maior, colocamos um número na frente do símbolo. Assim: 2 H representa dois átomos do elemento hidrogênio. 3 He representa três átomos do elemento hélio. Perceba que os elementos escritos com uma única letra são sempre escritos com letra maiúscula e os elementos com duas letras devem ter a primeira letra maiúscula e a segunda minúscula.

3.2 • Representação das substâncias Os elementos se combinam de diferentes maneiras para formar toda essa variedade de substâncias químicas que nos rodeiam. A menor unidade de uma substância que apresenta propriedades bem definidas capaz de existir isoladamente é denominada molécula. Quando fazemos a representação de uma molécula de determinada substância, devemos usar índices numéricos para representar as proporções com que os átomos se combinam, escrevendo-os na parte inferior direita do símbolo. A representação que associa letras e números é chamada fórmula química. Um modelo comumente usado para representação de átomos em moléculas admite cada tipo de átomo como uma esfera de tamanhos e cores diferentes.


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

Vejamos a representação de uma molécula de amônia (NH3)

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS

Nitrogênio (N) N H H H

05. Complete a tabela a seguir

Elementos Hidrogênio (H)

NH3 Fórmula química

1 átomo do elemento N Quantidade de átomos 3 átomos do elemento H

O número de átomos que determinada substância possui é chamado de índice de atomicidade. Logo, a molécula NH3 tem índice de atomicidade 4, sendo chamada de tetratômica. Vejamos outros exemplos: Carbono (C) O

C

O

Elementos Oxigênio (O)

CO2 Fórmula química

1 átomo do elemento C Quantidade de átomos 2 átomos do elemento O

Nitrogênio (N) N

N

O

N2 O Fórmula química

Elementos

Representação simbólica

Nº de moléculas

Nº de átomos por molécula

Nº total de átomos

Nº de elementos químicos

O2 2 NH3 Resolução: A primeira representação é a molécula O2. Como não há número à sua frente, a representação se refere apenas a uma única molécula. O índice 2 indica que em cada molécula há dois átomos do elemento químico oxigênio. Sendo assim, há um total de 2 átomos de um único elemento químico. Na segunda representação, o número 2 à frente indica que há duas moléculas da substância. Na parte inferior direita do elemento de símbolo químico “N” não há índice, o que significa que na molécula há apenas 1 átomo do elemento nitrogênio. Já na parte inferior direita do “H” há um índice 3, o que indica que na molécula há três átomos do elemento hidrogênio. Ou seja, na molécula há um total de quatro átomos. Como são duas moléculas, o número de átomos é igual a 2 x 4 = 8. Perceba também que há duas letras maiúsculas. Lembre-se de que cada elemento deve conter pelo menos uma letra maiúscula. Logo, o número de elementos químicos contidos nesta fórmula é 2. Assim, podemos preencher a tabela dessa forma:

Oxigênio (O) 2 átomos do elemento N Quantidade de átomos

Nº de moléculas

Nº de átomos por molécula

Nº total de átomos

Nº de elementos químicos

O2

1

2

2

1

2 NH3

2

4

8

2

ESCLARECENDO 3.3 • Classificação das substâncias Esta representação é somente um modelo e não condiz com a forma real da molécula.

Para representar um maior número de moléculas, colocamos um número na frente da fórmula. A representação 3 NH3 indica três moléculas de amônia.

De acordo com o número de elementos que constituem a molécula, uma substância pode ser classificada em: substância simples ou composta.

3.3.1 • Substância simples É aquela formada por átomos do mesmo elemento químico. Os átomos dos elementos podem vir na forma isolada, sendo substâncias monoatômicas, ou formando moléculas diatômicas,

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1 átomo do elemento O

Representação simbólica

453


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

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triatômicas, e assim por diante. Exemplos: N2, P4, O2, O3, Cn, He.

3.3.2 • Substância composta É formada por átomos de elementos químicos diferentes. Pode ser desdobrada por processos químicos em substâncias mais simples. Exemplos: CO2, H2O, NH3, C6H12O6, C12H22O11, etc. Shutterstock.com

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Imagem 2.34. O nitrogênio líquido (N2) é utilizado em procedimentos de criogenia.

Sol

Imagem 2.38. O gás carbônico (CO2) é emitido pelas indústrias é um dos principais poluentes atmosféricos que estão associados ao aquecimento global. Shutterstock.com

Imagem 2.39. A sacarose (C12H22O11), conhecida como açúcar de mesa, é um dos principais componentes da culinária mundial.

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Imagem 2.36. O gás hélio (He) é muito utilizado para encher balões.

H N

Água (H2O)

Amônia

O

O

H

H

C

O

Gás carbônico (CO2)

Imagem 2.40. Moléculas de substâncias compostas Imagem 2.37. O diamante (C) é um mineral composta apenas por átomos de carbono.

454

H

H

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Reprodução

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Imagem 2.35. A camada de ozônio (O3) protege nosso planeta dos raios ultravioletas (UV).


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

ESCLARECENDO O infográfico, a seguir, esclarece as diferenças entre substâncias simples e compostas, substâncias puras e misturas. Shutterstock.com

Substâncias Simples, Compostas e Misturas

Substâncias Simples Misturas

Átomos de um elemento Mistura de 2 substâncias simples (monoatômicas) Moléculas de um elemento Mistura de duas substâncias simples (1 monoatômica e outra diatômica)

Compostas

Mistura de duas substâncias simples (diatômicas)

Mistura de uma substância simples e uma composta

Moléculas de um composto Imagem 2.41. Exemplos de substâncias puras e misturas entre átomos e moléculas simples e compostas

3.4 • Alotropia

Alotropia do oxigênio Shutterstock.com

A alotropia (do grego allos tropos = outra maneira) é o fenômeno pelo qual o mesmo elemento químico forma substâncias simples diferentes. Oxigênio

Ozônio

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Mistura de duas substâncias compostas

Imagem 2.42. Moléculas dos gases oxigênio e ozônio

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455


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

Alotropia do carbono Shutterstock.com

Os alótropos do oxigênio diferem quanto à atomicidade. O gás oxigênio de fórmula O2 e o gás ozônio de fórmula O3. Apenas um átomo faz uma enorme diferença entre os dois compostos. Ambos são gases à temperatura ambiente e estão presentes na atmosfera terrestre. O gás oxigênio é de fundamental importância para sobrevivência dos seres aeróbios, ou seja, todos aqueles que respiram oxigênio. Já o gás ozônio forma uma camada protetora na Terra conhecida como camada de ozônio. Ela filtra a radiação ultravioleta proveniente do Sol e nociva ao homem.

Yago Fernandes

Alotropia do fósforo

fósforo branco fósforo preto

Imagem 2.44. Alótropos do carbono

fósforo vermelho Imagem 2.43. Alótropos do fósforo

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O elemento fósforo apresenta duas formas alotrópicas principais: o fósforo vermelho e o branco. O fósforo vermelho não apresenta estrutura cristalina (sólido amorfo), tem coloração vermelha e temperatura de fusão de 590 °C. Possui estruturas de rede muito complexas formadas por moléculas de P4 unidas umas as outras. Já o fósforo branco consiste de moléculas de P4 tetraédricas. É um sólido branco bastante reativo, chegando a entrar em combustão na presença do ar.

456

O carbono apresenta quatro alótropos importantes: o diamante, o grafite, o fulereno e o grafeno. Entre esses, somente o grafite e o diamante são alótropos naturais. Eles diferem entre si pelo arranjo geométrico. O alótropo mais abundante do carbono é o grafite, presente na ponta do lápis, e é forma mais estável do carbono. Encontra-se na forma de um sólido macio e cinza, e é um bom condutor de eletricidade e calor. O diamante, também sólido, é um isolante elétrico e térmico. É incolor e possui elevada dureza. O fulereno é um outro importante alótropo do carbono com aplicabilidade nas áreas da Bioquímica e da Medicina.

EXERCITANDO EM AULA 09. (UEFS) Existe um conjunto de elementos químicos que apresenta como principais características: maus condutores de calor, opacos, não dúcteis e não maleáveis. Os elementos que apresentam essas características são denominados: a) semimetais b) gases nobres c) não metais d) elementos de transição simples e) elementos de transição interna

b) c) d) e)

10. Na Tabela Periódica, existe um elemento que possui ca-

Na – 1s2 2s2 2p6 3s1 Fe – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 P – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

racterísticas únicas. Dos elementos apresentados a seguir, qual é esse elemento singular? a) oxigênio

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hidrogênio hélio estanho neônio

11. (UDESC-SC) Os elementos químicos sódio, ferro e fósforo são de grande importância para a sociedade, pois possuem inúmeras aplicações. Esses três elementos possuem a seguinte distribuição eletrônica:


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

A partir das distribuições eletrônicas acima, assinale a alternativa incorreta. a) O ferro é um elemento de transição interna. b) O fósforo é um elemento pertencente ao grupo do nitrogênio. c) O sódio é um metal alcalino. d) O fósforo é um não metal. e) O ferro é um metal.

TÓPICO 4 • Representação e balanceamento das reações químicas 4.1 • Representação das reações químicas As reações químicas são transformações que ocorrem com formação de novas substâncias (fenômenos químicos). Elas podem ser representadas por uma equação química como genericamente representada abaixo:

12. Entre as alternativas a seguir, assinale aquela que apresenta, respectivamente, um semimetal (de acordo com a nomenclatura antiga, já que não está sendo tão utilizada) e um gás nobre: a) Sódio e hélio b) Germânio e cloro c) Hélio e germânio d) Antimônio e neônio e) Enxofre e carbono

Nesta representação, A e B são denominados reagentes da reação. Esse membro apresenta as espécies que serão consumidas no decorrer de uma transformação química, deixando de existir. Após os reagentes, colocamos uma seta (→) que indica a transformação das espécies A e B em C e D. As espécies C e D são denominadas produtos da reação. Os produtos são as novas espécies formadas quando ocorre a reação. a, b, c e d são chamados coeficientes estequiométricos. Eles indicam em que proporções as moléculas reagem e são produzidas. Vamos considerar a reação que ocorre na queima do metano (CH4), o principal componente do gás natural. Essa reação pode ser representada pela equação detalhada no quadro a seguir:

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aA+ b B → c C + d D

1 átomo de carbono

1 átomo de carbono

4 átomos de hidrogênio

4 átomos de hidrogênio

4 átomos de oxigênio

4 átomos de oxigênio

coeficiente

átomo de hidrogênio átomo de oxigênio

coeficiente

átomo de carbono subscrito

subscrito

subscrito

molécula de metano

produtos

molécula de oxigênio molécula de dióxido de carbono

as substâncias passando por reação

molécula de água

as substâncias geradas pela reação Imagem 2.45. Reação química de combustão do gás metano

Esta representação indica que cada molécula do metano (CH4) reage com 2 moléculas do gás oxigênio (O2), produzindo 1 molécula do gás carbônico (CO2) e 2 moléculas de água (H2O). Quando o coeficiente for igual a 1, não é obrigada a sua indicação. Sabemos que as reações químicas são rearranjos de átomos, ou seja, os átomos antes e após cada reação permanecem inalterados.

Para que o número de átomos permaneça inalterado, devemos ajustar os coeficientes estequiométricos. O ajuste destes coeficientes, que normalmente são os menores inteiros possíveis, é chamado balanceamento de uma equação química. A seguir, temos alguns exemplos de reações químicas balanceadas.

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

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reagentes

subscrito

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Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

Shutterstock.com

Oxidação do Ferro

Fe

2H2O

2Fe2O3

4 Fe + 3 O2 + 2 H2O → 2 Fe2O3 ⋅ H2O ferro

oxigênio

água

oxido de ferro (III) hidratado (ferrugem)

Imagem 2.46. Reação de oxidação do ferro

Eletrólise da água Shutterstock.com

O2

Ânodo H 2O Bateria

2 H 2O ® 2 H 2 + O2 Imagem 2.47. Reação de eletrólise da água

4.2 • Balanceamento de uma equação química

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

1 C3H8 + O2 → 3 CO2 + H2O E para igualar o número de átomos de hidrogênio nos reagente e nos produtos, colocamos o coeficiente 4 para a H2O. 1 C3H8 + O2 → 3 CO2 + 4 H2O

H2 Cátodo

O balanceamento de uma equação pode ser feito de diversas maneiras. Uma maneira comumente usada e eficiente para um grande número de equações é chamada método das tentativas. É indicado que os ajustes dos coeficientes sejam feitos na seguinte ordem: 1º - Metais 2º - Ametais 3º - Carbono 4º - Hidrogênio 5º - Oxigênio Vamos considerar a seguinte equação química: C3H8 + O2 → CO2 + H2O O C3H8 é a formula molecular do gás propano, que é um dos componentes do gás de cozinha (GLP). Como você pode perceber, o número de átomos nos reagentes e produtos não é o mesmo. Precisamos, então, igualar. Para isso, vamos efetuar os seguintes passos: 1. Observamos a substância com maior número de átomos. A ele atribuímos o coeficiente 1. Em nosso exemplo, essa substância é o C3H8. 1 C3H8 + O2 → CO2 + H2O

458

2. Baseado neste coeficiente, acertamos os demais. Veja que os átomos de carbono e hidrogênio dos reagentes foram determinados. O carbono tem 3 átomos e o hidrogênio 8 átomos. Para igualar o número de átomos de carbono nos reagentes e nos produtos, colocamos o coeficiente 3 para o CO2.

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

Perceba que o número de átomos de oxigênio dos produtos foi determinado. Agora podemos acertar o coeficiente do oxigênio nos reagentes. 1 C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O Outra forma de balancear uma reação é o método algébrico. Apesar de mais complicado no início é mais indicado que o método das tentativas. Vejamos, por exemplo, a mesma equação química que usamos para ser balanceada pelo método das tentativas: C2H6O + O2 → CO2 + H2O A equação química descreve a reação de combustão do etanol (C2H6O), popularmente conhecido como álcool etílico. No Brasil, sua principal forma de obtenção é a partir de fermentação do caldo de cana-de-açúcar, nas indústrias sucroalcooleiras. Neste método, é utilizado um conjunto de equações, tendo como variáveis os coeficientes estequiométricos. Essas equações podem ser solucionadas por substituição. Passo 1: indicar os coeficientes pelas letras a, b, c, d, etc. a C2H6O + b O2 → c CO2 + d H2O Passo 2: igualar as atomicidades de cada elemento nos reagentes com os produtos, respeitando a proporção atômica. Para isso, multiplica-se a atomicidade de cada elemento da molécula pelo coeficiente estequiométrico identificado anteriormente. 99 Para o carbono: 2 a = 1 c 99 Para o hidrogênio: 6 a = 2 d 99 Para o oxigênio: 1 a + 2 b = 2 c + 1 d Passo 3: resolver o sistema de equações 99 Se 2 a = 1 c, tem-se que c = 2 a. 99 Se 6 a = 2 d, tem-se que d = 3 a.


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

99 Se 1 a + 2 b = 2 c + 1 d, tem-se que substituindo c e d na equação b = 3 a Portanto, atribuindo-se o valor arbitrário 1 para o coeficiente a, tem-se: a = 1, b = 3, c = 2, d = 3. Lembre-se de que os coeficientes normalmente devem ser os menores valores inteiros possíveis: Passo 4: substituir os valores obtidos na equação original 1 C2H6O + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O

b) 2 AgNO3(aq) + z → 2 AgCl(s) + Ca(NO3)2(aq) c) 3 H2SO4(aq) + 2 Fe(OH)3(s) → w + 6 H2O(l) (01) x representa um coeficiente estequiométrico numericamente igual a 3 na reação balanceada. (02) O produto representado por y é o sulfito de cálcio. (04) O reagente z é o CaCl2. (08) O produto w é FeSO4. (16) Em pelo menos duas das reações, há formação de precipitado. Resolução: [01] Correto. x representa um coeficiente estequiométrico numericamente igual a 3 na reação balanceada. 3 Ca(OH)2(aq) + 1 Al 2(SO4 )3(aq) → 2 Al(OH)3(s) + 3 CaSO4 (aq)

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 06. (UFRGS) Airbags são hoje em dia um acessório de segurança indispensável nos automóveis. A reação que ocorre quando um airbag infla é NaN3(s) → N2(g) + Na(s). Quando se acertam os coeficientes estequiométricos, usando o menor conjunto adequado de coeficientes inteiros, a soma dos coeficientes é a) 3. b) 5. c) 7. d) 8. e) 9.

[02] Incorreto. O produto representado por y é o sulfato de cálcio (CaSO4). 3 Ca(OH)2(aq) + 1 Al 2(SO4 )3(aq) → 2 Al(OH)3(s) + 3 CaSO4 (aq)

[04] Correto. O reagente z é o CaCl2. 2 AgNO3(aq) + CaCl 2(aq) → 2 AgCl(s) + Ca(NO3)2(aq)

[08] Incorreto. O produto w é Fe2(SO4)3. 3 H2SO4 (aq) + 2 Fe(OH)3(s) → Fe2 (SO4 )3 (aq) + 6 H2O (l)

[16] Correto. Em pelo menos duas das reações, há formação de precipitado.

Resolução: Pelo método das tentativas, vem:

3 Ca(OH)2(aq) + 1 Al 2(SO4 )3(aq) → 2 Al(OH)3(s) + 3 CaSO4 (aq) 

2 NaN3(s) → 3 N2(g) + 2 Na(s). Soma = 2 + 3 + 2 = 7.

2 AgNO3(aq) + z → 2 AgC l(s) + Ca(NO3)2(aq) 

Pr ecipitado

07. (UEM) Considerando as equações químicas a seguir: a) x Ca(OH)2(aq) + Al2(SO4)3(aq) → 2 Al(OH)3(s) + y

EXERCITANDO EM AULA 13. Toda reação de combustão envolve a presença de gás oxigênio (comburente) e um combustível que é queimado. Quando o combustível é um composto orgânico, a reação completa sempre produz gás carbônico e água. Abaixo, temos a equação química que representa a reação de combustão completa do gás metano: CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(v)

Indique a alternativa que traz os menores coeficientes que tornam essa equação corretamente balanceada: a) 1, 1/2, 1/2, 1 b) 1, 2, 1, 4 c) 2, 1, 1, 2 d) 1, 2, 1, 2 e) 13, 13/2, 13/2, 6

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

Pr ecipitado

459


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

14. Relacione abaixo os coeficientes (coluna B) que tornam as equações químicas de combustão completa (coluna A) corretamente balanceadas: Coluna A: Coluna B: I. C3H8(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(v) A- 2, 3, 2, 4 II. C2H6O(v) + O2(g) → CO2(g) + H2O(v) B- 1, 3, 2, 3 III. CH4O(v) + O2(g) → CO2(g) + H2O(v) C- 1, 5, 3, 4 IV. C4H8O(v) + O2(g) → CO2(g) + H2O(v) D- 2, 11, 8, 8 A relação correta é dada por: a) I-B, II-A, III-D, IV-C b) I-D, II-B, III-D, IV-C c) I-A, II-C, III-C, IV-D d) I-C, II-D, III-A, IV-B e) I-C, II-B, III-A, IV-D

15. (MACK-SP) A equação corretamente balanceada é: a) b) c) d) e)

2 Fe + O2 → Fe2O3 2 Fe + 3O2 → 2 Fe2O3 4 Fe + O2 → Fe2O3 Fe + 3 O2 → Fe2O3 4 Fe + 3 O2 → 2 Fe2O3

16. (UFCE) A equação Al + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2 mostra que: a) A reação não está balanceada. b) Há mais de átomos de alumínio nos produtos que nos reagentes. c) Os coeficientes que ajustam a equação são: 2,3,1 e 3. d) A massa dos reagentes é igual a dos produtos. e) Todas as alternativas estão corretas

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO TÓPICO 1: Estação de tratamento de afluente (ETA) Nível 1

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

01. (UNIFICADO-RJ) Numa das etapas do tratamento da água que abastece uma cidade, a água é mantida durante um certo tempo em tanques para que os sólidos em suspensão se depositem no fundo. A essa operação denominamos: a) filtração b) sedimentação c) sifonação d) centrifugação e) cristalização

460

02. (FUVEST-SP) A obtenção de água doce de boa qualidade está se tornando cada vez mais difícil devido ao adensamento populacional, às mudanças climáticas, à expansão da atividade industrial e à poluição. A água, uma vez captada, precisa ser purificada, o que é feito nas estações de tratamento. Um esquema do processo de purificação é → A → B → C → D → E → F

em que as etapas B, D e F são: B – adição de sulfato de alumínio e óxido de cálcio, D – filtração em areia, F – fluoretação. Assim sendo, as etapas A, C e E devem ser, respectivamente, a) filtração grosseira, decantação e fluoretação. b) decantação, cloração e filtração grosseira.

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

c) cloração, neutralização e filtração grosseira. d) filtração grosseira, neutralização e decantação. e) neutralização, cloração e decantação.

03. (COTIL) O tratamento de água Quando pensamos em água tratada, normalmente nos vem à cabeça o tratamento de uma água que estava poluída, como o esgoto, para uma que volte a ser limpa. Cabe aqui fazer uma distinção entre tratamento de água e tratamento de esgoto: o tratamento de água é feito a partir da água doce encontrada na natureza que contém resíduos orgânicos, sais dissolvidos, metais pesados, partículas em suspensão e microrganismos. Por essa razão, a água é levada do manancial para a Estação de Tratamento de Água (ETA). Já o tratamento de esgoto é feito a partir de esgotos residenciais ou industriais para, após o tratamento, a água poder ser reintroduzida no rio, minimizando seu impacto ao ambiente. (Disponível em: http://www.usp.br/qambiental/tratamentoAgua.html#tratamento. Acessado em 18/09/18.)

Podemos dividir o tratamento de água em duas etapas, as quais chamamos de tratamento inicial e tratamento final. Identifique, dentre as opções abaixo, o método de separação de misturas utilizado nas ETA’s, por meio do qual ocorre reação química: a) decantação b) peneiramento c) floculação d) aeração


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

04. (IFSP) Se tentarmos filtrar água barrenta, verificamos que as partículas são tão finas que atravessam o filtro. Por esse motivo, nas estações de tratamento de água adiciona-se sulfato de alumínio à água e, em seguida, adiciona-se, pouco a pouco, hidróxido de cálcio, de tal forma que ocorra uma desestabilização das micropartículas em suspensão presentes na água bruta que, seguido de um processo de agitação lento, promoverá a formação de partículas maiores denominadas flocos, que são facilmente sedimentáveis, dessa maneira podemos separar “água limpa” por: a) filtração. b) peneiração. c) destilação simples. d) destilação fracionada. e) evaporação do precipitado.

07. (MACKENZIE) Em uma embalagem de 2 L de água sanitária, facilmente encontrada em supermercados, encontra-se a seguinte informação: O teor de cloro ativo do produto varia de 2% a 2,5% (m/v) Essa solução pode ser utilizada para tratamento de água de piscina nas concentrações de 1,0 a 2,0 mg de cloro ativo por litro; sendo que, acima de 2,0 mg de cloro ativo por litro, a água se torna irritante aos olhos. Em duas piscinas (A e B), de capacidades volumétricas diferentes, foram adicionados de água sanitária a cada uma delas. Desta forma, ocorreu a diluição da água sanitária na água contida em cada piscina, conforme descrito na tabela abaixo.

05. (ENEM)

Entre as substâncias usadas para o tratamento de água está o sulfato de alumínio que, em meio alcalino, forma partículas em suspensão na água, às quais as impurezas presentes no meio aderem. O método de separação comumente usado para retirar o sulfato de alumínio com as impurezas aderidas é a a) flotação. b) levigação. c) ventilação. d) peneiração. e) centrifugação.

Nível 2

06. (UEM) Assinale a(s) alternativa(s) correta(s) relacionada(s)

Piscina B

100.000 L

25.000 L

Sendo assim, foram feitas as seguintes afirmações. I. Há de 20 a 25 g de cloro ativo por litro dessa solução comercial. II. Na piscina A, a solução formada após a diluição seria irritante aos olhos do usuário dessa piscina. III. Na piscina B, a solução formada após a diluição seria adequada ao tratamento de água. Das afirmações realizadas, a) nenhuma é correta. b) são corretas, apenas, I e II. c) são corretas, apenas, II e III. d) são corretas, apenas, I e III. e) todas são corretas.

08. (IFSC)

A água disponível nas torneiras de nossas casas e escolas é um bem finito e que não chega até lá espontaneamente. Ela precisa ser coletada, tratada e distribuída de forma correta para garantir sua qualidade. O tratamento da água é feito a partir da água doce encontrada na natureza que contém resíduos orgânicos, sais dissolvidos, metais pesados, partículas em suspensão e microorganismos. Por essa razão a água é levada do manancial para a Estação de Tratamento de Água (ETA). Esse tratamento é dividido em várias etapas. Sobre as etapas existentes no processo de tratamento de água, leia e analise as seguintes proposições e assinale a soma da(s) CORRETA(S). (01) Umas das primeiras etapas é o peneiramento, que consiste na retirada dos poluentes maiores sem adição de reagentes químicos. (02) A decantação ocorre como consequência do aumento do tamanho dos flocos de poluentes obtidos através da filtração da água.

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

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com as fontes de poluição e de contaminação de rios, em áreas urbanas e rurais, e com as formas de tratamento dessa água. (01) Em áreas urbanas, uma das fontes de poluição dos rios é o despejo de resíduos de sabão e de detergente. No decorrer do tempo, os resíduos de sabão são decompostos, pois são biodegradáveis. Já os resíduos de detergente podem ser ou não biodegradáveis, dependendo do tipo de cadeia carbônica. (02) Em áreas rurais que utilizam produtos transgênicos, os rios que recebem as águas das chuvas ficam protegidos da contaminação por agrotóxicos. (04) As principais etapas que envolvem uma Estação de Tratamento de Água são: a floculação, a decantação, a filtração e a adição de substâncias como o cloro, o flúor e a cal virgem. (08) Na época da estiagem, devido à variação do volume de água de um rio, ocorre o aumento da diluição dos poluentes, o que favorece o desenvolvimento abundante de peixes. (16) No reaproveitamento das águas poluídas, existe uma solução tecnológica conhecida como osmose reversa. Trata-se da separação e da depuração das águas com o uso de uma membrana que retém as impurezas.

Volume total de solução após a diluição

Piscina A

461


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

(04) A coagulação é um fenômeno químico resultante da adição de coagulantes tais como o sulfato de alumínio, que reage com a alcalinidade natural da água formando uma base insolúvel que precipitará e carregará consigo outras impurezas. (08) As pequenas impurezas que não precipitarem após a coagulação podem ser removidas por filtração, que consiste em um processo puramente físico. (16) O hipoclorito de sódio é utilizado para a desinfecção da água já tratada, visando remover os contaminantes biológicos.

09. (FGV) No esquema seguinte, que representa uma unidade de tratamento de água, são apresentados os reagentes químicos usados e as principais etapas de separação.

tram na água como, por exemplo, a argila. (02) Floculação: ocorre em tanques de concreto, logo após a coagulação. Com a água em movimento, as partículas sólidas se aglutinam em flocos maiores. (04) Decantação: nesta etapa, que é posterior à coagulação e à floculação, por ação da gravidade, os flocos com as impurezas e partículas ficam depositados no fundo de outros tanques, separando-se da água. A etapa da decantação pode ser considerada um fenômeno físico. (08) Filtração: é a etapa em que a água passa por filtros formados por carvão, areia e pedras de diversos tamanhos. Nesta etapa, as impurezas de tamanho pequeno ficam retidas no filtro. A etapa da filtração pode ser considerada como um fenômeno químico. (16) Fluoretação: é quando se adiciona flúor na água, cuja finalidade é prevenir a formação de cárie dentária em crianças. (32) Desinfecção: é a etapa em que cloro ou ozônio é aplicado na água para eliminar microorganismos causadores de doenças. (64) Correção de pH: esse procedimento serve para corrigir o pH da água e preservar a rede de encanamentos de distribuição. Se a água está básica, é aplicada certa quantidade de cal hidratada ou de carbonato de sódio.

TÓPICO 2: Análise imediata

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

É correto afirmar que o produto da interação da cal (CaO) com a água e os nomes dos processos de separação mostrados nas etapas 2 e 3 são, respectivamente: a) básico; decantação; filtração. b) básico; cristalização; filtração. c) básico; decantação; flotação. d) ácido; cristalização; flotação. e) ácido; decantação; filtração.

462

10. (UFSC) A água potável proveniente de estações de tratamento resulta de um conjunto de procedimentos físicos e químicos que são aplicados na água para que esta fique em condições adequadas para o consumo. Esta separação é necessária uma vez que a água de rios ou lagoas apresenta muitos resíduos sólidos, por isso tem que passar por uma série de etapas para que esses resíduos sejam removidos. Neste processo de tratamento a água fica livre também de qualquer tipo de contaminação, evitando a transmissão de doenças. Em uma ETA (estação de tratamento de água) típica, a água passa pelas seguintes etapas: coagulação, floculação, decantação, filtração, desinfecção, fluoretação e correção de pH. Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). (01) Coagulação: é a etapa em que a água, na sua forma bruta, entra na ETA. Ela recebe, nos tanques, uma determinada quantidade de cloreto de sódio. Esta substância serve para aglomerar partículas sólidas que se encon-

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

Nível 1

11. (SSA-UPE) Grande parte dos combustíveis utilizados nos veículos automotores são derivados do petróleo. Numa refinaria, ocorre a separação dos componentes do petróleo bruto, tais como: gás residual, gasolina, querosene, gasóleo leve e pesado, etc, utilizando-se, para isso, a torre de fracionamento, também denominada de coluna de destilação fracionada. A separação das frações do petróleo na torre de fracionamento se fundamenta a) exclusivamente na cor de cada fração separada. b) no odor e sabor das frações mais voláteis. c) na temperatura de ebulição das frações separadas. d) na temperatura de fusão das frações separadas. e) no calor específico das frações separadas. 12. (SSA-UPE) Realizou-se a seguinte atividade experimental no laboratório de uma escola: em uma cápsula de porcelana, colocada sobre uma chapa de aquecimento, adicionou-se determinada quantidade de um sólido, o ácido benzóico (C7H6O2). Depois, essa cápsula foi coberta com um pedaço de papel de filtro todo perfurado e colocou-se um funil de vidro em cima dele, cobrindo-o. Em seguida, vedou-se a saída do funil (a parte de menor diâmetro). Após a chapa ser ligada, percebeu-se uma névoa no interior do funil e, depois, a presença de cristais no formato de agulhas.


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

Quais processos estão envolvidos nessa atividade experimental? a) Destilação e solidificação b) Filtração e decantação c) Fusão e evaporação d) Sublimação e cristalização e) Vaporização e condensação Texto para a próxima questão: O hexafluoreto de urânio é um sólido cristalino branco, à temperatura ambiente. Como todos os hexafluoretos (exceto o hexafluoreto de xenônio), ele possui estrutura octaédrica, com fortes ligações covalentes dentro da molécula, mas com forças fracas de Van der Waals entre moléculas vizinhas. Essa substância é extremamente volátil, e uma das suas principais aplicações está no uso desse gás para o enriquecimento de urânio, ou seja, para o aumento da concentração de átomos do U‐235 num dado material. No Brasil, o urânio é enriquecido por um método, que consiste em girar um cilindro com hexafluoreto de urânio a altas velocidades (2500 ‐ 3333 voltas por segundo). Nessas condições, as moléculas de hexafluoreto de urânio com U‐238, um pouco mais pesadas, acumulam‐se na periferia do cilindro, enquanto as moléculas de hexafluoreto de urânio com U‐235, um pouco mais leves, acumulam‐se na região central do cilindro. Disponível em: http://qnint.sbq.org.br/qni. Adaptado.

13. (SSA-UPE) De acordo com o texto, o método utilizado para o enriquecimento de urânio no Brasil utiliza um tipo de a) centrifugação b) decantação c) filtração d) evaporação e) gaseificação

15. (UPE-PE) Em relação às atividades experimentais desenvolvidas em um laboratório, é correto afirmar que a) a tela de amianto é usada para reter os gases resultantes de combustões completas e incompletas durante a quei-

Nível 2

16. (VUNESP) A água potável é um recurso natural considerado escasso em diversas regiões do nosso planeta. Mesmo em locais onde a água é relativamente abundante, às vezes é necessário submetê-la a algum tipo de tratamento antes de distribuí-la para consumo humano. O tratamento pode, além de outros processos, envolver as seguintes etapas: I. manter a água em repouso por um tempo adequado, para a deposição, no fundo do recipiente, do material em suspensão mecânica. II. remoção das partículas menores, em suspensão, não separáveis pelo processo descrito na etapa I. III. evaporação e condensação da água, para diminuição da concentração de sais (no caso de água salobra ou do mar). Neste caso, pode ser necessária a adição de quantidade conveniente de sais minerais após o processo. Às etapas I, II e III correspondem, respectivamente, os processos de separação denominados a) filtração, decantação e dissolução. b) destilação, filtração e decantação. c) decantação, filtração e dissolução. d) decantação, filtração e destilação. e) filtração, destilação e dissolução.

17. (UFPE) Associe as atividades diárias contidas na primeira coluna com as operações básicas de laboratório e fenômenos contidos na segunda coluna. 1. Preparar um refresco de cajá a partir do suco concentrado 2. Adoçar o leite 3. Preparar chá de canela 4. Usar naftalina na gaveta 5. Coar a nata do leite

( )

Sublimação

( ( ( (

Diluição Filtração Extração Dissolução

) ) ) )

Os números da segunda coluna, lidos de cima para baixo, são: a) 3, 2, 5, 4, 1 b) 1, 3, 4, 5, 2

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

14. (UPE-PE) Em relação aos procedimentos experimentais usados em um laboratório de química, é CORRETO afirmar que a) a filtração a vácuo é comumente usada em laboratório, quando se pretende separar líquidos imiscíveis entre si. b) é aconselhável usar a mesma pipeta para a remoção de amostras de ácidos diferentes, desde que tenham a mesma concentração. c) afere-se uma bureta, preferencialmente, usando-se uma pisseta ou uma pipeta volumétrica, pois desse modo não há formação de bolhas no interior da bureta. d) pode-se usar o triângulo de porcelana como suporte para o cadinho de porcelana, em aquecimentos diretos. e) o aparelho de Kipp é usado para cristalizar substâncias que são bem solúveis em água.

ma do combustível usado no bico de Bunsen. b) as soluções rotuladas como PA são usadas, exclusivamente, para lavar vidrarias impregnadas de resíduos orgânicos e inorgânicos. c) as pipetas lavadas devem ser secadas preferencialmente em estufa, a 105 ºC, para evitar o contato manual e, ao mesmo tempo, esterilizar. d) as soluções alcalinas devem ser acondicionadas em recipientes de vidro, preferencialmente fechados com rolhas de vidro. e) as soluções, uma vez preparadas, devem ser guardadas em recipientes próprios, evitando deixá-las em balões volumétricos.

463


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

c) 4, 1, 5, 3, 2 d) 3, 2, 4, 5, 1 e) 4, 3, 2, 1, 5

a) O material (I) é utilizado na separação de misturas heterogêneas líquido-líquido. b) O material (II) é denominado bureta e é utilizado na destilação. c) O material (III) é denominado erlenmeyer. d) O material (IV) é denominado balão de fundo chato. e) O material (V) é denominado kitassato o é utilizado na filtração a vácuo

18. (PUC) O conjunto a seguir é adequado para:

TÓPICO 3: Representação e classificação dos elementos e das substâncias Nível 1 a) b) c) d) e)

21. Sobre o bicarbonato de sódio (NaHCO3), afirma-se que é:

lavagem de material em mistura separação de mistura sólido/líquido obstruir a passagem de gases ou líquidos separação de líquidos de densidades diferentes liquefazer vapores

a) b) c) d) e)

19. (UEBA) Considere os aparelhos de laboratório esquematizados.

substância composta e tem quatro átomos em sua molécula. substância composta, sendo constituída por seis átomos. substância simples. substância simples formada por quatro elementos químicos. uma substância composta formada por três substâncias.

22. (CPS) O Vale dos Vinhedos, localizado na Serra Gaúcha, representa o legado histórico, cultural e gastronômico deixado pelos imigrantes italianos que chegaram à região em 1875 e, hoje, está em perfeita harmonia com as modernas tecnologias para produção de uva e vinhos finos, possuindo infraestrutura turística de alta qualidade. (setur.rs.gov.br/portal/index.php?q=destino&cod=4&opt=&id=36&bd=&fg=3 Acesso em: 10.09.2013.)

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

Erlenmeyer I

464

Béquer II

Pipeta volumétrica III

Funil de bromo IV

Bureta V

São usados, respectivamente, para separação de líquidos imiscíveis e para medir volume fixo de líquidos: a) IV e III b) I e V c) IV e V d) II e V e) II e lV

20. (UNIOESTE) Considerando os materiais de laboratório representados na figura, assinale a(s) alternativa(s) correta(s):

(I)

(II)

(III)

(IV)

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

(V)

Na obtenção do vinho, o açúcar da uva é transformado em etanol (o álcool presente no vinho) e em gás carbônico, conforme a reação representada pela equação: C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 Nessa equação, nota-se a representação de a) dois reagentes. b) cinco substâncias. c) um processo físico. d) cinco substâncias simples. e) três substâncias compostas.

23. Sobre substâncias simples, são formuladas as seguintes proposições: I. São formadas por um único elemento químico. II. Suas fórmulas são representadas por dois símbolos químicos. III. Podem ocorrer na forma de variedades alotrópicas IV. Não podem formar misturas com substâncias compostas. São incorretas: a) I e II b) I e III c) II e III d) II e IV e) III e IV


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

24. (UFAC) Uma substância X é decomposta em duas substâncias W e Y; estas, por sua vez, não podem ser decompostas em outras substâncias. Com relação a esse fenômeno, podemos afirmar que: a) X é uma substância simples. b) W e Y são substâncias simples. c) W é uma substância simples e Y é uma substância composta. d) W e Y são substâncias compostas. e) X, W e Y são substâncias compostas. 25. (UFU-MG)

c) possui ponto de fusão igual a 100 ºC e 1 atm. d) na reação química com o gás carbônico, obtém-se como produto uma base. Texto para a próxima questão: Em seu livro Tratado Elementar de Química, publicado em 1789, Antonie Lavoisier estabeleceu uma nova nomenclatura para diversas substâncias químicas. Alguns exemplos, extraídos desse livro, são dados no quadro. Nome proposto por Lavoisier

Nome antigo

A figura acima ilustra o grafeno: variedade alotrópica do carbono, constituída de uma monocamada de átomos do elemento ligados em arranjo hexagonal. Essa variedade é um exemplo da alotropia do carbono, como também o são a) o diamante e o gás carbônico. b) o monóxido de carbono e o benzeno. c) a grafite e os fulerenos. d) o fósforo branco e o fósforo vermelho.

26. (UFAC) Com relação às substâncias O2, H2, H2O, Pb, CO2,

Nível 2

27. (COTIL) Uma pessoa sobrevive apenas uma semana sem água; 9.400 litros de água são necessários para produzir 4 pneus de carro; todos os anos, 10 milhões de pessoas morrem no mundo todo, metade com menos de 18 anos, com doenças que não existiriam se a água fosse tratada. Haja vista a importância da água para a vida, pode-se afirmar que ela: a) é uma substância simples, pois é formada por 2 átomos de h e 1 de Oxigênio. b) é formada por ligações covalentes e não conduz eletricidade quando pura.

ar vital

oxigênio

oxigênio

ar inflamável

hidrogênio

hidrogênio

ar fixo

ácido carbônico

dióxido de carbono

ácido vitriólico

ácido sulfúrico

ácido sulfúrico

vitríolo azul; vitríolo de cobre

sulfato de cobre

sulfato de cobre (II)

ácido marinho

ácido muriático

ácido clorídrico

sal marinho

muriato de soda

cloreto de sódio

soda aerada; soda efervescente

carbonato de soda

carbonato de sódio

28. (FATEC) Examinando o quadro, identifique as duas substâncias simples nele presentes pelos seus nomes antigos. a) ar vital e ar fixo b) ar vital e ar inflamável c) sal marinho e soda aerada d) ácido vitriólico e ácido muriático e) vitríolo azul e soda efervescente 29. (CFTMG) “O que via meu pai – se é que via, se é que me via – Por trás daqueles olhos azuis cheios de álcool?” (RITER, Caio. Eu e o silêncio do meu pai. São Paulo: Biruta, 2011.)

O álcool citado no trecho acima refere-se à substância etanol (C2H6O) que, em contato com o oxigênio do sangue, produz etanal (C2H4O) e água. O etanal, substância muito tóxica, que é uma das responsáveis pelos efeitos da "ressaca", resulta da transformação representada pela equação seguinte: 2 C2H6O(l) + O2(g) → 2 C2H4O(aq) + 2 H2O(l) Sobre essa transformação, afirma-se que: I. Descreve um processo químico. II. São encontrados nove elementos na molécula de etanol.

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

O3, CaO e S8, podemos afirmar que: a) todas são substâncias simples. b) somente O2, H2 e O3 são substâncias simples. c) todas são substâncias compostas. d) somente CO2, CaO e S8 são substâncias compostas. e) as substâncias O2, H2, Pb, O3 e S8 são simples.

Nome atual

465


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

III. Estão presentes dois átomos de oxigênio na molécula de oxigênio. IV. Estão representadas quatro substâncias compostas distintas.

33. A reação de neutralização total

Estão corretas apenas as afirmativas a) I e III. b) I e IV. c) II e III. d) II e IV.

após ser balanceada apresentará os seguintes coeficientes estequiométricos, respectivamente: a) 2, 3, 3, 6 b) 2, 3, 1, 6 c) 1, 1, 3, 1 d) 1, 3, 1, 1 e) 1, 1, 1, 1

TÓPICO 4: Representação e balanceamento das reações químicas

H3PO4 + Ba(OH)2 → Ba3(PO4)2 + H2O

Nível 1

34. (FUVEST-SP) A decomposição térmica do dicromato de amônio é representada pela equação:

30. A combustão do gás de cozinha (gás butano) é representa-

1 (NH4)2 Cr2 O7 → N2 + Crx Oy + z H2O

da pela equação química abaixo: C4H10 + 13 O2 → 4 CO2 + 5 H2O

2

O número de substâncias simples e o número de substâncias compostas presentes nesta reação são, respectivamente: a) 1 e 1 b) 1 e 2 c) 1 e 3 d) 3 e 1 e) 4 e 0

31. A equação refere-se à transformação de ozônio em oxigê-

Os valores de x, y e z são, respectivamente: a) 2, 3 e 4 b) 2, 7 e 4 c) 2, 7 e 8 d) 3, 2 e 4 e) 3, 2 e 8

Nível 2

35. (COVEST) A ferrugem é composta principalmente por Fe2O3. Após o balanceamento da equação abaixo, a proporção de ferro e oxigênio necessária para formar 2 mol de óxido de ferro (III) será:

nio comum, representada pela equação:

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

2 O3 → 3 O2

466

Os números 2 e 3 que aparecem no lado esquerdo da equação representam, respectivamente: a) Coeficiente estequiométrico e número de átomos da molécula. b) Coeficiente estequiométrico e número de moléculas. c) Número de moléculas e coeficiente estequiométrico. d) Número de átomos da molécula e coeficiente estequiométrico. e) Número de átomos da molécula e número de moléculas.

32. Acertando os coeficientes da equação Fe2O3 + C → Fe + CO com os menores números inteiros possíveis, a soma dos coeficientes da equação será igual a: a) 4 b) 6 c) 7 d) 8 e) 9

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

Fe(s) + O2(g) → Fe2O3(s) a) b) c) d) e)

1 mol de Fe para 1 mol de O2 1 mol de Fe para 3 mol de O2 2 mol de Fe para 3 mol de O2 4 mol de Fe para 3 mol de O2 3 mol de Fe para 2 mol de O2

36. (FAAP-SP) No interior do alto-forno de uma usina siderúrgica, ocorrem várias reações químicas; uma das reações é Fe2O3 + CO → Fe + CO2, com obtenção de ferro metálico. Balanceando a reação acima, os coeficientes da reação serão, respectivamente: a) 1 , 2 , 2 , 2. b) 1 , 3 , 2 , 3. c) 2 , 2 , 4 , 4. d) 1 , 3 , 2 , 4. e) 2 , 3 , 2 , 1.


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

37. (FUVEST-SP) Hidrogênio reage com nitrogênio formando amônia. A equação não balanceada que representa essa transformação é: H2(g) + N2(g) → NH3(g) Outra maneira de escrever essa equação química, mas agora balanceando-a e representando as moléculas dos três gases, é: a)

+

b)

+

c)

e)

+ + Observação:

Coluna I 1. 2 NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O 2. Mg(OH)2 + CO2 → MgCO3 + H2O 3. 2 NH3 + CO2 → CO(NH2)2 + H2O 4. NaHCO3 + HCl → NaCl + H2CO3 Coluna II ( ) Produção de substância usada como fertilizante. ( ) Ação do sal de fruta no estômago humano. ( ) Feitura do bolo de chocolate. ( ) Absorção do gás de ambientes fechados.

+

d)

39. (UECE) Relacione corretamente as equações com as reações químicas do cotidiano apresentadas abaixo, numerando a Coluna II de acordo com a Coluna I.

e

Representam átomos

38. (UFU-MG) A queima do enxofre produz um gás poluente que também é um dos responsáveis pela chuva ácida. A equação que representa a reação química citada é: S(s) + O2(g) → SO2(g)

A sequência correta, de cima para baixo, é: a) 3, 4, 1, 2. b) 2, 3, 4, 1. c) 2, 4, 1, 3. d) 3, 1, 4, 2.

Em relação às substâncias participantes desta reação, pode-se afirmar que o a) S(s) e o O2(g) são substâncias simples. b) O2(g) e o SO2(g) são substâncias compostas. c) SO2 é um óxido básico. d) S(s) é um sólido iônico.

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

467


GABARITOS

GABARITOS Capítulo 1

Capítulo 2

EXERCITANDO EM AULA 01. 02. 03. 04. 05. 06. 07. 08.

(a) (b) (c) (c) (b) (b) (c) (c)

EXERCITANDO EM AULA 09. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.

(b) (b) (c) (a) (e) (b) (c) (a)

21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39.

(e) (a) (b) (c) (c) (d) (d) (a) (d) (e) (d) (a) (a) (d) (d) (d) (e) (a) (a)

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO (b) (e) (c) (e) (b) (b) (a) (c) (d) (b) (e) (c) (d) (c) (d) (b) (b) (e) (e) (a)

468

(a) (c) (d) (b) (a) (e) (a) (e)

09. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.

(c) (b) (a) (d) (d) (e) (e) (e)

21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39.

(b) (e) (d) (b) (c) (e) (b) (b) (a) (c) (a) (e) (b) (a) (d) (b) (b) (a) (a)

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

01. 02. 03. 04. 05. 06. 07. 08. 09. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.

01. 02. 03. 04. 05. 06. 07. 08.

1º ANO - QUÍMICA 2 | VOLUME 1

01. 02. 03. 04. 05. 06. 07. 08. 09. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.

(b) (a) (c) (a) (a) 21 (d) 29 (a) 54 (c) (d) (a) (d) (e) (d) (c) (b) (a) (a)


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

EXERCÍCIOS PROPOSTOS - CAPÍTULO 1 TÓPICO 1: Alguns conceitos fundamentais Nível 2

01. Materiais como garrafa PET, alimentos, roupas, metais, e papel podem ser reutilizados. Assim, diminuímos seu consumo e evitamos que se acumulem no lixo, muitas vezes causando sérios problemas ambientais. O material que mais demora a se degradar no meio ambiente é: a) o papel. b) a casca de fruta. c) o alumínio. d) o vidro. 02. Para a produção de utensílios domésticos, como pratos, panelas e canecas, usam-se porcelana, ferro, alumínio, vidro e plástico. Se você observar objetos do cotidiano, como, por exemplo, uma mesa, perceberá que esta pode ser constituída de ferro, madeira, fórmica, granito e/ou mármore. Um copo pode ser constituído de alumínio, vidro ou plástico. Nos objetos citados, encontramos os elementos químicos abaixo: a) alumínio – ouro – ferro – prata. b) argila – ferro – plástico – porcelana. c) argila – pedra – plástico – vidro. d) alumínio – granito – vidro – cobre. 03. (MACKENZIE) Quando dois ou mais metais, no estado líquido, são miscíveis, dizemos que constituem uma liga metálica, podendo ter composição porcentual, em massa, variável. Como exemplo, tem-se o bronze (liga de cobre e estanho), usado na manufatura de um sino que contém 80 % de cobre e 20 % de estanho e de uma fechadura contendo 90 % de cobre e 10 % de estanho.

Estão corretas as afirmações a) I e III, somente. b) I, II e III, somente. c) II e III, somente. d) I, II e IV, somente. e) I, II, III e IV.

04. (ENEM) A produção de suor, na espécie humana, é um mecanismo que impede a elevação da temperatura corpórea, mantendo o organismo a temperaturas de aproximadamente 37 ºC.

05. (CPS) Os metais, explorados desde a Idade do Bronze, são muito utilizados até hoje, por exemplo, na aeronáutica, na eletrônica, na comunicação, na construção civil e na indústria automobilística. Sobre os metais, pode-se afirmar que são a) bons condutores de calor e de eletricidade, assim como os não metais. b) materiais que se quebram com facilidade, característica semelhante aos cristais. c) materiais que apresentam baixo ponto de fusão, tornando-se sólidos na temperatura ambiente. d) encontrados facilmente na forma pura ou metálica, sendo misturados a outros metais, formando o mineral. e) maleáveis, transformando-se em lâminas, por exemplo, quando golpeados ou submetidos a rolo compressor. Nível 3

06. (UERJ) Certa vez uma criança se perdeu. Como fazia frio, decidiu procurar material para atear fogo. À medida que ia trazendo objetos para sua fogueira, observava que alguns queimavam e outros não. Começou, então, a fazer a lista a seguir, relacionando os que queimavam e os que não queimavam. Depois de algumas viagens, sua classificação continha as seguintes informações: QUEIMAM galhos de árvore cabos de vassoura mastro de bandeira lápis NÃO QUEIMAM rochas cacos de vidro pedrinhas tijolos

1º ANO - Química 2 | VOLUME 1

CIências DA NATUREZA E suas tecnologias

Com as informações acima, fazem-se as afirmações. I. O bronze, por não ter composição fixa, não é representado por fórmula química. II. Se o sino for de meia tonelada, a massa de cobre é de 400 kg. III. Se, na fechadura, houver 20 g de estanho, então a quantidade de bronze, nela, é de 200 g. IV. Na obtenção de ligas metálicas, deve haver a evaporação dos metais que a compõem.

Ao ser vaporizado em nossa pele, o suor retira dela energia térmica, reduzindo-lhe, assim, a temperatura. Dentre as situações expostas a seguir, assinale aquela em que não se verifica o mecanismo físico descrito acima. a) A água armazenada numa moringa de barro e colocada à sombra, com o tempo, torna-se mais fresca. b) As roupas molhadas, penduradas no varal e expostas ao vento, ficam mais frias, como percebemos pelo tato. c) Quando uma garrafa de refrigerante gelado é deixada sobre a mesa, formam-se gotículas de água que, aderidas ao recipiente, propiciam uma redução ainda maior na temperatura do refrigerante. d) Quando passamos álcool em nossa pele e assopramos, temos a sensação de resfriamento do local. e) Mesmo em dias muito quentes, quando uma pessoa sair de uma piscina, pode sentir frio.

133


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

A partir dessa lista, ela tentou encontrar uma regularidade que a guiasse na procura de novos materiais combustíveis, chegando à seguinte conclusão: “Todos os objetos cilíndricos queimam”.

FERTILIZANTES DO POSSÍVEIS COMPOSTOS MAIS UTILIZADOS TIPO NPK

(Adaptado de Chemical Educational Material Study (Org.). Química: uma ciência experimental. São Paulo: EDART, 1976.)

NITROGENADOS Quanto ao método científico, o procedimento e o tipo de raciocínio utilizados pela criança, em sua conclusão, são exemplos, respectivamente, de: a) formulação de lei; dedutivo b) criação de modelo; dedutivo c) proposição de teoria; indutivo d) elaboração de hipótese; indutivo

FOSFATADOS

07. (MACKENZIE) A dureza de um mineral reflete a resistência deste ao risco. Uma das escalas utilizadas para verificar a dureza de um mineral é a escala de Mohs. ESCALA DE MOHS (minerais em ordem crescente de dureza) 1 - talco

6 - ortoclásio

2 - gesso

7 - quartzo

3 - calcita

8 - topázio

4 - fluorita

9 - coríndon

5 - apatita

10 - diamante

CIências DA NATUREZA E suas tecnologias

De acordo com essa escala, é INCORRETO afirmar que: a) o diamante é o mineral mais duro. b) apenas o coríndon risca o diamante. c) a apatita é riscada pelo quartzo. d) o topázio e a fluorita riscam a calcita. e) o mineral menos duro é o talco.

134

Texto para as próximas duas questões: Os fertilizantes podem ser definidos como qualquer material orgânico ou inorgânico (mineral), de origem natural ou sintética, que é adicionado ao solo com vistas ao suprimento de certos elementos essenciais ao crescimento vegetal. Os fertilizantes são empregados, predominantemente, na forma sólida, contudo, podem ser aplicados também na forma de soluções ou suspensões. Os fertilizantes mais usados são do tipo NPK, fontes de nitrogênio, fósforo e potássio, elementos essenciais às plantas. A tabela apresenta possíveis compostos usados nos fertilizantes do tipo NPK.

1º ANO - Química 2 | VOLUME 1

POTÁSSICOS

• • • • •

sulfato de amônio [(NH4)2SO4] nitrato de amônio (NH4NO3) ureia [CO(NH 2)2] fosfato monoamônico (NH4H2PO4) fosfato diamônico [(NH4)2HPO4]

superfosfato simples [Ca(H2PO4)2 + 2 CaSO4] superfosfato triplo [Ca(H2PO4)2] escória básica [(CaO)5 ⋅ P2O5 ⋅ SiO2] farinha de ossos cozida [Ca3(PO4)2] fosfato monoamônico (NH4H2PO4) fosfato diamônico [(NH4)2HPO4]

• • • • • •

cloreto ou sulfato de potássio (KCl e K2SO4)

<http://tinyurl.com/nft6ftk> Acesso emw: 28.08.2015. Adaptado.

08. (CPS)

Analisando os compostos mais utilizados como fertilizantes fosfatados, os elementos químicos que estão presentes em todos eles são a) cálcio e fósforo. b) fósforo e oxigênio. c) fósforo e hidrogênio. d) silício e nitrogênio. e) cálcio e oxigênio.

09. (CPS) Sobre o texto, é correto o que se afirma em: a) Os fertilizantes só podem ser utilizados na forma sólida. b) A ureia pode ser utilizada como um fertilizante nitrogenado. c) A farinha de ossos pode ser utilizada como um fertilizante potássico. d) A escória básica apresenta em sua constituição o elemento carbono. e) Os fertilizantes potássicos apresentam em sua constituição o elemento sódio.

10. (IFSC) A cor emitida pelos fogos de artifícios depende da cor dos elementos existentes na composição das substâncias utilizadas na queima da pólvora, assim temos cores relativas aos elementos químicos sódio, estrôncio, magnésio, cobre, e outros. Sobre os elementos citados no texto acima, é CORRETO afirmar que: a) O sódio, em condição ambiente, pode ser gasoso. b) O símbolo químico do estrôncio é Sb. c) O símbolo químico do cobre é Co. d) Na água do mar, o principal componente é o cloreto de cobre (I). e) O magnésio é um metal, com ponto de fusão elevado.


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

Nível 4

11. (UPE) Uma liga metálica de massa 120,0 g e densidade 6,0 g/mL é constituída pelos metais A e B de densidades, respectivamente, iguais a 10,0 g/mL e 5,0 g/mL. O percentual do metal B na liga é, aproximadamente: a) 50% b) 33% c) 67% d) 80% e) 40% 12. (ITA) Assinale a opção que contém a ORDEM CRESCENTE CORRETA do valor das seguintes grandezas: I. Comprimento de onda do extremo violeta do arco-íris. II. Comprimento de onda do extremo vermelho do arco-íris. III. Comprimento da cadeia de carbonos na molécula de acetona no estado gasoso. IV. Comprimento da ligação química entre o hidrogênio e o oxigênio dentro de uma molécula de água. a) b) c) d) e)

I < II < III < IV. II < III < I < IV. II < I < III < IV. IV < I < II < III. IV < III < I < II.

TÓPICO 2: Estados (ou fases) da agregação da matéria Nível 2

13. (UEMG) Ao adicionar um ovo de galinha a um recipiente contendo água, o ovo vai para o fundo. Em seguida, à medida que se coloca salmoura nesse recipiente, observa-se que o ovo flutua na superfície da solução obtida.

14. Assinale o que for incorreto. a) Os estados físicos apresentados pela matéria também podem ser chamados de estados de agregação ou de fases de agregação. b) As características macroscópicas do estado sólido são as seguintes: possuir forma própria e volume variável; não sofrer compressão; não se mover espontaneamente; poder escorrer.

15. (ENEM) Quando definem moléculas, os livros geralmente apresentam conceitos como: “a menor parte da substância capaz de guardar suas propriedades”. A partir de definições desse tipo, a ideia transmitida ao estudante é a de que o constituinte isolado (moléculas) contém os atributos do todo. É como dizer que uma molécula de água possui densidade, pressão de vapor, tensão superficial, ponto de fusão, ponto de ebulição etc. Tais propriedades pertencem ao conjunto, isto é, manifestam-se nas relações que as moléculas mantêm entre si. (Adaptado de OLIVEIRA, R.J. O Mito da Substância. Química Nova na Escola, nº 1, 1995.)

O texto evidencia a chamada visão substancialista que ainda se encontra presente no ensino da Química. Abaixo, estão relacionadas algumas afirmativas pertinentes ao assunto. I. O ouro é dourado, pois seus átomos são dourados. II. Uma substância “macia” não pode ser feita de moléculas “rígidas”. III. Uma substância pura possui pontos de ebulição e fusão constantes, em virtude das interações entre suas moléculas. IV. A expansão dos objetos com a temperatura ocorre porque os átomos se expandem. Dessas afirmativas, estão apoiadas na visão substancialista criticada pelo autor apenas: a) I e II b) III e IV c) I, II e III d) I, II e IV e) II, III e IV

16. (U. ALFENAS-MG) Se em um copo contendo água for colocado uma bolinha de naftalina (naftaleno), observa-se que a mesma afunda. Acrescentando-se a esse sistema sal de frutas, a naftalina passa a boiar. Esse fenômeno se deve ao fato de que: a) a naftalina torna-se menos densa, pois começa a se dissolver na água; b) há formação de gás carbônico, o qual interage com a naftalina, deixando-a menos densa; c) com a adição do sal de frutas, gera-se uma solução mais densa que a naftalina, fazendo com que esta boie; d) a naftalina tem uma grande facilidade para sofrer o processo de sublimação. e) forma-se uma mistura heterogênea instável que tende a se tornar homogênea com a expulsão da naftalina do meio, facilitando sua sublimação.

1º ANO - Química 2 | VOLUME 1

CIências DA NATUREZA E suas tecnologias

a) b) c) d)

O ovo flutua após a adição de salmoura porque a densidade da solução é menor que a do ovo. a densidade da solução é maior que a do ovo. a densidade do ovo diminui. a densidade do ovo aumenta.

c) A passagem direta do estado de vapor para o estado sólido é chamada de sublimação. d) O estado líquido, quando analisado microscopicamente e comparado com o estado gasoso, apresenta partículas com maior organização e com forças de atração mais intensas. e) Fusão, vaporização e sublimação são mudanças de estado que ocorrem endotermicamente.

135


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

Nível 3

17. (UFTM-MG) Na patinação no gelo, o deslizar do patinador é fácil porque a pressão exercida pelo patim derrete aos poucos o gelo, que volta a se solidificar logo após a passagem do patinador. No gráfico, essas transformações correspondem, respectivamente, ao trecho: Pressão (atm) A

C

D B temperatura (ºC)

a) b) c) d) e)

AB. AC. CB. DA. DC.

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18. Em relação à ocorrência e às propriedades da água, é COR-

136

RETO afirmar que: a) a água da chuva é água natural prontamente disponível, relativamente pura, não havendo nela substâncias gasosas dissolvidas. b) é um fato experimental que a densidade da água líquida torna-se igual à da água sólida em temperaturas próximas de 100 ºC. c) caso o gelo não flutuasse na água, isso acarretaria a morte dos peixes e da vida vegetal existentes em um lago que estivesse por muito tempo congelado por um rigoroso inverno. d) o ponto de ebulição anormal da água, quando comparado com o da amônia e do metano, que apresentam massas molares próximas ao do H2O, é explicado pela linearidade da molécula. e) as ligações de hidrogênio intermoleculares que ocorrem na água são mais intensas que as ligações covalentes entre

19. (UFG) Os processos de alisamento e enrolamento artificiais dos cabelos utilizam substâncias químicas redutoras e altas temperaturas para o rompimento das ligações dissulfeto. O rearranjo dessas ligações na a-hélice da queratina do cabelo remove, ou introduz, tensões na fibra, surgindo assim o efeito estético do cabelo liso ou crespo. A propriedade física que as ligações dissulfeto conferem à queratina do cabelo é a) refletividade. b) densidade. c) condutividade térmica. d) resistência mecânica. e) volume.

1º ANO - Química 2 | VOLUME 1

20. A água é um recurso natural fundamental para a preservação da vida no planeta e indispensável para o desenvolvimento econômico da sociedade. As afirmações seguintes referem-se à água. Analise-as. I. A água existente em nosso planeta é totalmente utilizada para o consumo humano, entretanto sua distribuição é muito desigual, beneficiando, apenas, as regiões geograficamente mais planas. II. A escassez da água disponível para uso da população mundial está, de alguma forma relacionada, entre outros fatores, ao aumento populacional, ao aumento do parque industrial, bem como à irrigação de terras para fins de produção agrícola. III. As muitas propriedades da água, que são importantes para a vida no planeta, estão diretamente relacionadas com a geometria da molécula e com a diferença de eletronegatividade entre os átomos de oxigênio e hidrogênio. IV. A maior densidade da água no estado sólido em relação ao estado líquido está relacionada com a formação dos icebergs nos mares e com a preservação da vida aquática em lagos congelados. V. A alta capacidade calorífica da água é fundamental para a preservação da vida no planeta, pois evita variações muito bruscas de temperatura entre o dia e a noite. São VERDADEIRAS apenas: a) I, II e V b) II, III e IV c) II, III e V d) I, II e IV e) I, III e V

21. (ENEM) A necessidade de água tem tornado cada vez mais importante a reutilização planejada desse recurso. Entretanto, os processos de tratamento de águas para seu reaproveitamento nem sempre as tornam potáveis, o que leva a restrições em sua utilização. Assim, dentre os possíveis empregos para a denominada “água de reuso”, recomenda-se a) o uso doméstico, para preparo de alimentos. b) o uso em laboratórios, para a produção de fármacos. c) o abastecimento de reservatórios e mananciais. d) o uso individual, para banho e higiene pessoal. e) o uso urbano, para lavagem de ruas e áreas públicas. Nível 4

22. (UNIMONTES) Durante um experimento, um estudante relacionou o calor específico de alguns materiais com o tempo de ebulição da água. Para isso, utilizou recipientes de diferentes materiais com a mesma massa e espessura, contendo o mesmo volume de água, o qual foi submetido à ebulição sob uma mesma fonte de calor.


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

Material

Calor específico (cal g-1 ºC-1)

Ferro

0,11

Alumínio

0,22

Aço

0,21

Barro

0,80

Em relação às informações fornecidas, assinale a alternativa CORRETA. a) O valor da temperatura de ebulição da água será menor no recipiente de barro. b) O tempo de ebulição no recipiente de alumínio será maior do que no recipiente de ferro. c) O tempo de resfriamento da água no recipiente de ferro será maior que os demais. d) O tempo de ebulição no recipiente de ferro será maior do que no recipiente de aço.

23. Toda matéria é constituída de pequenas partículas e, dependendo do maior ou menor grau de agregação entre elas, pode ser encontrada em três estados físicos: sólido, líquido e gasoso. Sobre estes estados julgue os itens: ( ) Um gás é o conteúdo da fase gasosa, no qual a matéria tem forma e volume invariáveis. ( ) Dentro de um sólido, os átomos ou as moléculas estão relativamente próximos, ou “rígidos”. ( ) O estado líquido PE, ou líquido PB é um estado da matéria no qual a distância entre suas moléculas é suficiente para se adequar a qualquer meio (tomando sua forma), porém sem alterar o volume. ( ) O estado sólido possui forma e volume constantes. TÓPICO 3: Transformações e propriedades dos materiais Nível 2

25. (PUC-RS) Dentre as transformações a seguir, aquela que NÃO representa um exemplo de fenômeno químico é a) efervescência do sal de fruta em água. b) ação do fermento na massa do pão. c) eletrólise da água. d) escurecimento de um anel de prata. e) obtenção do nitrogênio a partir da destilação fracionada do ar.

a) b) c) d) e)

uma amostra rochosa é pulverizada por meio de pressão. a água é aquecida até a ebulição. o açúcar é dissolvido em água. um pedaço de chumbo é fundido. um palito de fósforo é aceso.

27. (UFV)

Das alternativas abaixo, aquela que NÃO representa um fenômeno químico é: a) queima de uma folha de papel. b) dissolução de um comprimido efervescente em água. c) evaporação da água dos oceanos. d) destruição da camada de ozônio. e) digestão dos alimentos no organismo humano.

28. (MACKENZIE) Assinalar a alternativa correta. a) Liquefação é o nome dado à passagem de sólido para líquido. b) Ocorre sublimação quando as gotas da chuva tocam o asfalto quente. c) Ocorre um fenômeno físico quando o peróxido de hidrogênio (H2O2), contido na água oxigenada, sofre decomposição (fotólise). d) O sistema constituído por dois cubos de gelo em um copo com água é trifásico. e) Ocorrem reações químicas no processo da digestão dos alimentos.

Nível 3

29. (UFPE) Atualmente, muito se tem falado sobre o aquecimento global. Pesquisadores do clima mundial afirmam que este aquecimento está ocorrendo em função do aumento de poluentes, principalmente de gases derivados da queima de combustíveis (1) fósseis na atmosfera. Como consequência deste fenômeno, temos observado o derretimento das calotas polares (2), uma maior evaporação das águas dos oceanos (3), a morte de espécies animais e vegetais etc. Os fenômenos 1, 2 e 3 são, respectivamente: a) químico, químico e químico. b) físico, físico e físico. c) químico, químico e físico. d) químico, físico e físico. e) físico, químico e químico.

30. (FCC) Considere as propriedades: I. Compressibilidade II. Densidade III. Forma Amostras de igual volume de água sólida e água gasosa diferem quanto: a) à propriedade I, apenas. b) à propriedade II, apenas. c) à propriedade III, apenas. d) às propriedades I e II, apenas. e) às propriedades I, II e III.

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24. (MACKENZIE) A alternativa que contém um fenômeno físico observado no dia é: a) a queima de um fósforo. b) o derretimento do gelo. c) a transformação do leite em coalhada. d) o desprendimento de gás, quando se coloca sal de frutas em água. e) o escurecimento de um objeto de cobre.

26. (MACKENZIE) Tem-se um fenômeno químico quando:

137


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Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

138

31. (UECE) Analise os itens a seguir e escreva nos parênteses F quando se tratar de um fenômeno físico ou Q quando se tratar de um fenômeno químico. ( ) A fervura da água a 100 ºC. ( ) A obtenção do oxigênio líquido a partir do ar atmosférico. ( ) O cozimento de um ovo em uma panela de pressão. ( ) O amadurecimento de uma fruta na árvore. ( ) A permanência do óleo de cozinha na fase de cima de um recipiente com água a que foi adicionado.

solina, formação de gelo. c) Secagem da roupa no varal, metabolismo do alimento em nosso organismo, centrifugação de sangue. d) Combustão do etanol, destilação do petróleo, explosão de fogos de artifício, fusão do sal de cozinha. e) Formação de geada, secagem de roupas, formação de nuvens, derretimento do gelo.

A sequência correta, de cima para baixo, é a) F, Q, F, F, Q. b) F, Q, F, Q, F. c) Q, F, Q, F, Q. d) F, F, Q, Q, F.

Texto para a próxima questão:

32. (UPE) Uma turma de estudantes de uma escola participou de uma atividade denominada “Tudo o que se vê não é igual ao que a gente viu há um segundo” em um laboratório de uma universidade. Essa atividade envolvia a realização de quatro experimentos (I, II, III e IV). O relato dos procedimentos dessa atividade experimental está descrito a seguir: I. Submergiu-se uma palha de aço em uma solução de sulfato de cobre, e, rapidamente, a superfície desse material ficou com uma tonalidade vermelho amarronzada. II. Arrastou-se um bastão de vidro no fundo do béquer contendo uma solução saturada de CuSO4, e, instantaneamente, observou-se uma rápida deposição de muitos cristais. III. Adicionou-se, sob agitação, magnésio em pó a um balão de destilação contendo uma solução de brometo de etila em éter etílico. Inicialmente, a mistura ficou heterogênea, com um tom cinza, mas, muito rapidamente, tornou-se límpida, incolor e transparente. IV. Transferiu-se um pequeno volume de ácido sulfúrico concentrado para um béquer comprido contendo um pouco (uma colher) de sacarose (C12H22O11). Imediatamente, verificou-se a produção de fumaça e a formação de um sólido preto que ocupou todo o volume da vidraria. Em quais desses experimentos ocorreu uma transformação química? a) I e II, apenas b) I e IV, apenas c) II e III, apenas d) III e IV, apenas e) I, III e IV, apenas

33. (UFT-TO) No nosso dia a dia, convivemos com vários processos que são denominados de fenômenos físicos e fenômenos químicos. Fenômenos físicos são aqueles em que ocorrem mudanças de fase da matéria sem alterar sua composição química. Já os fenômenos químicos são aqueles que ocorrem com alteração da composição química das substâncias. Qual das alternativas a seguir contém somente fenômenos químicos? a) Formação da ferrugem, apodrecimento de uma fruta, queima da palha de aço, fotossíntese pelas plantas. b) Queima da pólvora, evaporação da água, combustão da ga1º ANO - Química 2 | VOLUME 1

Nível 4

Segundo relatório sobre o IDH, a proporção de pessoas que vivem em habitações sem água potável no Brasil caiu apenas quatro pontos percentuais: de 17% em 1990 para 13% em 2001. A meta é atingir 8% em 2015. A situação é ainda mais grave se forem levadas em conta as diferenças regionais. O acesso à água potável vem crescendo nas áreas urbanas e retrocedendo nas áreas rurais. Em 1990, 46% da população residente no campo não tinha acesso à água. Dez anos depois, o número cresceu para 47%. (Fonte: site do Instituto Brasileiro de Produção Sustentável e Direito Ambiental)

34. (CPS) Sobre os dados enunciados no texto, é VÁLIDO afirmar que: I. Todos têm acesso à água, porém alguns não recebem água pura, ou seja, água sem qualquer substância química misturada. II. Parte dos brasileiros não tem acesso à água potável, ou seja, aquela que não possui substâncias tóxicas e nem organismos patogênicos. III. 13 % dos brasileiros têm acesso à água potável porque estão na região mais favorecida em termos de mananciais. IV. Brasileiros que vivem nas áreas urbanas podem ter maior acesso a água sem quaisquer elementos nocivos à saúde do que os que vivem em algumas áreas rurais. A alternativa que contém todas as afirmações válidas é a) Apenas I b) Apenas I e II c) Apenas I e V d) Apenas II e III e) Apenas II e IV

35. (ENEM) O esquema representa o ciclo do enxofre na natureza, sem considerar a intervenção humana. transferência de sulfatos para a terra

AR SO2 SO2 H2S

vulcões

SO3

compostos orgânicos de enxofre H 2S seres vivos TERRA

2-

SO4 SO2 chuva ácida

sulfatos na litosfera

compostos orgânicos de enxofre H 2S seres vivos MAR

2-

SO4

sulfatos na água do mar


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

O ciclo representado mostra que a atmosfera, a litosfera, a hidrosfera e a biosfera, naturalmente, I. são poluídas por compostos de enxofre. II. são destinos de compostos de enxofre. III. transportam compostos de enxofre. IV. são fontes de compostos de enxofre. Dessas afirmações, estão corretas, apenas, a) I e II. b) I e III. c) II e IV. d) I, II e III. e) II, III e IV.

TÓPICO 4: Análise e caracterização dos diferentes sistemas materiais

bono sublima completamente, deixando uma camada residual de gelo de água. Esse processo que ocorre no verão norte para o dióxido de carbono pode ser representado graficamente por: a)

b)

c)

Nível 2

36. (ENEM) O controle de qualidade é uma exigência da sociedade moderna na qual os bens de consumo são produzidos em escala industrial. Nesse controle de qualidade são determinados parâmetros que permitem checar a qualidade de cada produto. O álcool combustível é um produto de amplo consumo muito adulterado, pois recebe adição de outros materiais para aumentar a margem de lucro de quem o comercializa. De acordo com a Agência Nacional de Petróleo (ANP), o álcool combustível deve ter densidade entre 0,805 g/cm3 e 0,811 g/cm3. Em algumas bombas de combustível a densidade do álcool pode ser verificada por meio de um densímetro similar ao desenhado abaixo, que consiste em duas bolas com valores de densidade diferentes e verifica quando o álcool está fora da faixa permitida. Na imagem, são apresentadas situações distintas para três amostras de álcool combustível.

d)

e)

A respeito das amostras ou do densímetro, pode-se afirmar que a) a densidade da bola escura deve ser igual a 0,811 g/cm3. b) a amostra 1 possui densidade menor do que a permitida. c) a bola clara tem densidade igual à densidade da bola escura. d) a amostra que está dentro do padrão estabelecido é a de número 2. e) o sistema poderia ser feito com uma única bola de densidade entre 0,805 g/cm3 e 0,811 g/cm3.

37. (PUC-CAMP) Marte é permanentemente encoberto por calotas polares, em ambos os polos, compostas, em sua maior parte, de dióxido de carbono. Durante o verão norte, o dióxido de car-

Considerando as informações das figuras, é correto afirmar que a sucata é constituída por uma

1º ANO - Química 2 | VOLUME 1

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38. (UNESP-SP) No campo da metalurgia é crescente o interesse nos processos de recuperação de metais, pois é considerável a economia de energia entre os processos de produção e de reciclagem, além da redução significativa do lixo metálico. E este é o caso de uma microempresa de reciclagem, na qual desejava-se desenvolver um método para separar os metais de uma sucata, composta de aproximadamente 63% de estanho e 37% de chumbo, usando aquecimento. Entretanto, não se obteve êxito nesse procedimento de separação. Para investigar o problema, foram comparadas as curvas de aquecimento para cada um dos metais isoladamente com aquela da mistura, todas obtidas sob as mesmas condições de trabalho.

139


Capítulo 1 | O estudo da Química e seus conceitos fundamentais

a) b) c) d) e)

mistura eutética, pois funde à temperatura constante. mistura azeotrópica, pois funde à temperatura constante. substância pura, pois funde à temperatura constante. suspensão coloidal que se decompõe pelo aquecimento. substância contendo impurezas e com temperatura de ebulição constante.

Nível 3

41. (UNICAMP) A figura adiante mostra o esquema de um processo usado para a obtenção de água potável a partir de água salobra (que contém alta concentração de sais). Este “aparelho” improvisado é usado em regiões desérticas da Austrália.

39. (FATEC-SP) Duas amostras de naftalina, uma de 20,0 g (amostra A) e outra de 40,0 g (amostra B), foram colocadas em tubos de ensaio separados, para serem submetidas à fusão. Ambas as amostras foram aquecidas por uma mesma fonte de calor. No decorrer do aquecimento de cada uma delas, as temperaturas foram anotadas de 30 em 30 segundos. Um estudante, considerando tal procedimento, fez as seguintes previsões: I. A fusão da amostra A deve ocorrer a temperatura mais baixa do que a da amostra B. II. A temperatura de fusão da amostra B deve ser o dobro da temperatura de fusão da amostra A. III. A amostra A alcançará a temperatura de fusão num tempo menor que a amostra B. IV. Ambas as amostras devem entrar em fusão à mesma temperatura. É correto o que se afirma apenas em: a) I b) II c) III d) II e III e) III e IV

40. (IFGO) Observe a tirinha a seguir.

Sol

plástico transparente

pedras

solo água potável água salobra a) Que mudanças de estado ocorrem com a água, dentro do “aparelho”? b) Onde, dentro do “aparelho”, ocorrem estas mudanças? c) Qual destas mudanças absorve energia e de onde esta energia provém?

42. (UFPR) Numa proveta de 100 mL, foram colocados 25 mL de CCl4, 25 mL de água destilada e 25 mL de tolueno (C7H8). A seguir, foi adicionada uma pequena quantidade de iodo sólido (I2) ao sistema. O aspecto final pode ser visto na figura a seguir:

C7 H 8 + I 2

CIências DA NATUREZA E suas tecnologias

Água destilada

140

SOUZA, M. Mudança de estado físico. Disponível em: <http://esquadraodoconhecimento.wordpress.com/ciencias-danatureza/quim/tirinhas-de-quimica-e-suas-aplicacoes/>. Acesso em: 31 out. 2013. [Adaptado]

É correto afirmar que: a) a água dissolve muito bem praticamente todas as substâncias orgânicas conhecidas, sendo, por isso, intitulada como solvente universal. b) ao passar do estado líquido para o estado sólido, a água libera energia na forma de entalpia, ocorrendo, assim, uma transformação física exotérmica. c) a água é uma sustância simples e pode ser encontrada na natureza de forma pura, como a água potável, ou na forma de mistura, como a água do mar. d) considerando as condições atmosféricas normais de temperatura e pressão, a água pode ser encontrada, na natureza, nos seus três estados físicos. e) ao passar do estado líquido para o gasoso, a água absorve energia, sempre acompanhada do aumento da temperatura.

1º ANO - Química 2 | VOLUME 1

CC4 + I2

Pode-se dizer que o número de fases, o número de componentes e o número de elementos químicos presentes no sistema esquematizado é de: a) 3, 4 e 6. b) 1, 3 e 5. c) 1, 5 e 6. d) 3, 4 e 5. e) 2, 3 e 5.

43. (ITA) O fato de um sólido, nas condições ambientes, apresentar um único valor de massa específica em toda sua extensão é suficiente para afirmar que este sólido: I. É homogêneo. II. É monofásico. III. É uma solução sólida.


CAPÍTULO 1 | CAPÍTULO 2

IV. É uma substância simples. V. Funde a uma temperatura constante.

de produção de energia? Dado: 16 g de metano correspondem a 22,4 L desse gás nas CNTP.

Das afirmações feitas, estão CORRETAS a) apenas I e II. b) apenas I, II e III. c) apenas II, III e V. d) apenas IV e V. e) todas.

a) b) c) d) e)

44. (CFTCE) Aplicando os conceitos fundamentais da matéria e da energia, é correto afirmar que: a) toda mistura de dois sólidos é sempre homogênea. b) uma mistura de vários gases pode ser homogênea ou heterogênea, dependendo da proporção entre os mesmos. c) toda mistura de um líquido mais um gasoso (gás) sempre é homogênea. d) as misturas água + sal e gasolina + álcool são homogêneas em quaisquer proporções. e) uma substância pura pode constituir um sistema heterogêneo, quando mudando de fase.

Nível 4

45. (UFMG -ADAPTADA) Uma chama queima metano completamente, na razão de 2L/min, medidos nas CNTP. O calor de combustão do metano é 882 kJ/16g de metano. Qual é a velocidade

58,7 kJ por minuto. 68,7 kJ por minuto. 78,75 kJ por minuto. 87,7 kJ por minuto. 99,8 kJ por minuto.

46. (UFRGS) Analise os sistemas materiais abaixo, estando ambos na temperatura ambiente. • Sistema I - Mistura de 10 g de sal de cozinha, 30 g de areia fina, 20 mL de óleo e 100 mL de água. • Sistema II - Mistura de 2,0 L de CO2, 3,0 L de N2 e 1,5 L de O2. Sobre esses sistemas, é correto afirmar que a) ambos são heterogêneos, pois apresentam mais de uma fase. b) em I, o sistema é bifásico, após forte agitação, e, em II, o sistema é monofásico. c) em I, o sistema é trifásico, após forte agitação, e, em II, o sistema é monofásico. d) ambos apresentam uma única fase, formando sistemas homogêneos. e) em I, o sistema é trifásico, independentemente da ordem de adição dos componentes, e, em II, o sistema é bifásico.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS - CAPÍTULO 2 TÓPICO 1: Estação de tratamento de afluente (ETA) Nível 2

02. Assinale a alternativa correta. Para a higiene corporal e preparo dos alimentos usa-se água: a) destilada b) potável c) mineral d) poluída

03. A mistura de sulfato de alumínio é usada nas estações de tratamento para a: a) filtração

04. Sobre o tratamento de água, indique a importância dos processos de cloração e fluoretação, realizados antes que a água siga para a distribuição, no intuito de, respectivamente: a) Matar micro-organismos e ovos de vermes e melhorar o esmalte dos dentes b) Filtrar a água e melhorar o esmalte dos dentes c) Formar flocos de sujeira e matar micro-organismos d) Fazer os grãos de sujeira decantar e formar flocos de sujeira.

Nível 3

05. Os parâmetros de qualidade da água podem ser divididos em físicos, químicos e biológicos. Assinale a alternativa que representa parâmetros químicos. a) Turbidez, matéria orgânica e micropoluentes orgânicos. b) Cloretos, algas e dureza. c) Alcalinidade, metais e cor. d) Acidez, dureza e nitrogênio. e) Sabor, oxigênio dissolvido e pH. 1º ANO - Química 2 | VOLUME 1

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01. Qual a finalidade do tratamento da água? Marque a alternativa correta. a) Eliminar as impurezas que fazem bem à saúde. b) Aumentar as impurezas que fazem bem à saúde c) Eliminar as impurezas prejudiciais à saúde d) Aumentar as impurezas que fazem mal à saúde

b) floculação c) decantação d) filtragem

141


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

06. O objetivo do processo de desinfecção no tratamento de água para o abastecimento é o(a) a) decaimento da turbidez. b) controle de sabor e odor. c) proteção da cárie dentária infantil. d) remoção de micro-organismos patogênicos. e) redução da dureza. 07. A água sem tratamento quando ingerida pode ser responsável pela transmissão de muitas doenças, como, por exemplo, gastroenterite e febre tifoide. Qual das enfermidades a seguir NÃO se classifica como doença de veiculação hídrica: a) amebíase; b) giardíase; c) dengue; d) hepatite infecciosa; e) cólera.

08. (CESGRANRIO-RJ) Numa das etapas do tratamento de água que abastece uma cidade, a água é mantida durante um certo tempo em tanques para que os sólidos em suspensão se depositem no fundo. A essa operação denominamos: a) destilação b) decantação c) filtração d) centrifugação e) fermentação

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09. (CPS) Durante qualquer atividade física ou esportiva, devemos tomar água para repor o que perdemos na transpiração. Por esse motivo, é muito importante a qualidade da água consumida. Pensando nisso, observe o esquema de uma estação de tratamento de água.

142

d) O processo de filtração serve para eliminar os germes patogênicos. e) Após o tratamento da água, temos no reservatório uma substância pura.

Nível 4

10. A etapa de clarificação constitui-se como um conjunto de operações unitárias no tratamento de águas para abastecimento. Assinale a alternativa que constitui uma operação da etapa de clarificação, conceitualmente adequada. a) Na etapa de coagulação ocorre a estabilização dos coloides presentes na água, permitindo assim que eles posteriormente se aglutinem, formando flocos. b) Na floculação ocorre a formação de flocos, mediante a introdução de energia na massa líquida, capaz de favorecer o contato entre os coloides estabilizados e permitir sua aglutinação. c) O nitrato de cálcio se destaca como coagulante largamente utilizado no processo de coagulação. d) Os filtros utilizados no processo de filtração podem ser classificados em função do sentido do fluxo e em função da velocidade. e) A filtração de fluxo ascendente é recomendada para água bruta com alta turbidez. 11. Em uma das etapas do tratamento de água se acrescenta o sulfato de alumínio Al2(SO4)3; este composto tem um importante papel no processo, sem ele seria praticamente impossível retirar as impurezas presentes na água sem tratamento. A imagem a seguir ilustra o Al2(SO4)3 agindo sobre a água e também serve para representar duas etapas do tratamento convencional usado nas ETAs. Defina estas etapas.

TÓPICO 2: Análise imediata Nível 2 Sobre os processos usados no tratamento de água, assinale a afirmação correta. a) A floculação facilita o processo de decantação. b) A fluoretação é necessária para termos água potável. c) Na decantação, temos agitação do sistema para facilitar a filtração.

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12. Os filtros de água domésticos apresentam uma vela de porcelana porosa. A função desse material nesse filtro é: a) retirar maus odores da água b) conferir um sabor mais suave à água c) reter as partículas sólidas d) esterilizar a água e) permitir que a água se torne mais clara


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

13. (UNITAU) Uma maneira rápida e correta de separar uma mistura com ferro, sal de cozinha e arroz, é, na sequência: a) filtrar, aproximar um imã, adicionar água e destilar. b) adicionar água e destilar. c) aproximar um imã, adicionar água, filtrar e destilar. d) destilar, adicionar água, aproximar um imã. e) impossível de separá-la. 14. Contendo mais de uma centena de compostos, o petróleo é uma mistura natural. Esses compostos são separados em grupos (por exemplo: gasolina, querosene, óleos etc.) O processo mais indicado para obtenção desses grupos é: a) cristalização; b) flotação; c) levigação; d) filtração; e) destilação fracionada. 15. Para separar uma mistura heterogênea de dois líquidos, usamos: a) filtração b) sublimação c) decantação d) destilação fracionada e) flotação 16. (UNITAU) Partindo da água do mar, o processo mais aconselhável para se obter água pura é: a) a centrifugação. b) a filtração comum. c) a decantação. d) a destilação. e) a filtração a vácuo.

Nível 3

submetidas aos processos de separação especificados. Misturas

Componentes

Processo de separação

I.

água e areia

decantação

II.

sucatas de ferro e alumínio

separação magnética

III.

grafita e iodo

sublimação

IV.

água e óleo

filtração

Assinale a alternativa que corresponde a uma mistura cujo processo de separação especificado é inadequado. a) I b) II c) III d) IV

19. (UFPI) Arqueologistas usam diferenças de densidade para separar as misturas que eles obtêm por escavação. Indique a opção correta para uma mostra que contém a seguinte composição: Composição

Densidade (g/cm3)

Carvão

0,3 - 0,6

Ossos

1,7 - 2,0

Areia

2,0 - 2,4

Solo

2,6 - 2,8

Pedras

2,6 - 5,0

a) Se a mistura acima é adicionada a uma solução que tem densidade de 2,1 g/cm3, o material correspondente a ossos e a carvão deverá flutuar. b) É possível separar ossos dos demais componentes usando um líquido que tenha densidade no intervalo de 0,6 g/cm3 a 1,7 g/cm3. c) A utilização da água não é recomendada, pois neste solvente todos os componentes da mistura afundarão. d) Em soluções de densidade 2,5 g/cm3, a fração da mistura correspondente a pedra e solo flutuará e os demais afundarão. e) Líquido de densidade 2,2 g/cm3 separará os componentes pedra e solo dos demais.

20. (UEBA) A obtenção industrial do oxigênio (PE = -183°C) e Assinale a opção na qual, pelo menos, uma peça NÃO FAZ PARTE desse sistema. a) Funil de Büchner, kitasato e béquer. b) Papel de filtro, kitasato e trompa d’água. c) Funil de Büchner, erlenmeyer, e trompa d’água. d) Papel de filtro, funil de Büchner e kitasato.

do nitrogênio (PE -196°C) é feita por destilação fracionada do ar. Comprimindo-se o ar fortemente e resfriando-o até aproximadamente 200°C abaixo de zero ele se liquefaz. Então se destila o ar líquido. Com base nos dados acima, podemos afirmar que: a) o gás que primeiro é obtido é o oxigênio, cujo ponto de ebulição é -183°C, e a seguir vem o nitrogênio, cujo ponto de ebulição é -196°C.

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17. (UECE) Às vezes, a filtração simples é muito lenta, como no caso da mistura água e farinha. Para acelerá-la, utiliza-se o método de filtração a vácuo, conforme a figura a seguir.

18. Este quadro apresenta misturas heterogêneas que foram

143


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

b) o gás que primeiro é obtido é o nitrogênio, cujo ponto de ebulição é -196°C, e a seguir vem o oxigênio, cujo ponto de ebulição é -183°C c) o gás que primeiro é obtido é o nitrogênio, cujo ponto de ebulição é 196°C, e a seguir vem o oxigênio, cujo ponto de ebulição é 183°C. d) o gás que primeiro e obtido é o oxigênio, cujo ponto de ebulição é 183°C, e a seguir vem o nitrogênio, cujo ponto de ebulição é 196°C. e) os dois gases são obtidos juntos na temperatura de 190°C, aproximadamente.

21. (UFPR) A separação de misturas é uma das principais operações realizadas em pequena escala em laboratórios, e em grande escala em indústrias nos diversos setores. Para separar de maneira eficiente as misturas querosene e água (1), álcool e água (2) e hidróxido de sódio e água (3), os procedimentos corretos, na ordem 1, 2, 3, são: a) decantação, destilação e destilação. b) filtração, sifonação e precipitação. c) decantação, destilação e filtração. d) destilação, decantação e decantação. e) destilação, sifonação e filtração. Nível 4

22. (FUVEST)

O processo de recristalização, usado na purificação de sólidos, consiste no seguinte:

1º) Dissolve-se o sólido em água quente, até a saturação. 2º) Resfria-se a solução até que o sólido se cristalize.

144

solubilidade

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Os gráficos a seguir mostram a variação, com a temperatura, da solubilidade de alguns compostos em água.

Texto para a próxima questão: Texto 01

Vozes da Seca (Composição: Luiz Gonzaga e Zé Dantas)

Seu dotô os nordestino Têm muita gratidão Pelo auxílio dos sulista Nessa seca do sertão Mas dotô uma esmola A um home qui é são Ou lhe mata de vergonha Ou vicia o cidadão [...] Texto 02

Dessalinização

Entre as ações assistencialistas de combate à seca de cidades nordestinas, está a implantação de dessalinizadores para obtenção de água potável a partir de águas subterrâneas. O processo consiste em forçar a água subterrânea sob pressão a passar por uma membrana semipermeável que retém as partículas de sal e permite a passagem da água. A água dessalinizada torna-se potável, no entanto, o potencial poluidor do resíduo salino é muito alto. Se mal descartado ou não aproveitado para outros fins, esses resíduos podem contaminar mananciais e fontes de água diminuindo, gradativamente, a produtividade das terras da região. Texto 03 A RESOLUÇÃO CONAMA n° 396, de 3 de abril de 2008, dispõe sobre a classificação e diretrizes ambientais para o enquadramento das águas subterrâneas brasileiras. O Quadro 1 apresenta alguns componentes comumente encontrados em águas subterrâneas e seus respectivos valores máximos permitidos para cada um dos usos considerados como preponderantes. Quadro 1

KNO3

Usos preponderantes da água

KBr

n

NaC temperatura

O método de purificação descrito acima é mais eficiente e menos eficiente, respectivamente, para: a) NaCl e KNO3 b) KBr e NaCl c) KNO3 e KBr d) NaCl e KBr e) KNO3 e NaCl

1º ANO - Química 2 | VOLUME 1

µg ⋅ L-1 Componente Consumo Dessendentação de Irrigação Recreação humano animais

1

Sódio

200.000

300.000

2

Ferro

300

5.000

300

3

Cloreto

250.00

100.000 — 700.000

400.000

4

Alumínio

200

5.000

5.000

200

5

Chumbo

10

100

5.000

50

6

Cobre

2.000

500

200

1.000

7

Sulfato

250.000

1.000.000

8

Zinco

5.000

24.000

400.000 2.000

5.000


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

Leia os textos para responder à(s) questão(ões).

23. (UEPB) Julgue os itens a seguir: I. As implantações de dessalinizadores não só têm resolvido o problema da seca como têm melhorado a fertilização dos solos das regiões contempladas com esses equipamentos. II. A implantação de dessalinizadores é uma medida paliativa para a solução da seca; eles apenas aliviam suas consequências. Ainda mais podem se tornar um problema ambiental para a região, caso sejam mal administrados. III. Na música Vozes da seca, Luiz Gonzaga se mostra muito satisfeito com as atitudes políticas de combate à seca no sertão. IV. Os dessalinizadores descritos no texto são eficientes para a retenção de íons e também de micro-organismos que possam estar na água. Portanto, asseguram uma água com qualidade para consumo humano, se em bom estado de funcionamento. Está(ão) correta(s): a) I e III b) II e IV c) Apenas I d) Apenas IV e) II e III

a existência de etanol (CH3CH2OH) e um glicoaldeído de açúcar (OHCH2CHO) na atmosfera do planeta Marte noticiou-se a existência de vapor d’água (H2O), e dos gases, Nitrogênio (N2), monóxido de carbono (CO), óxido nítrico (NO), metano (CH4) e gás carbônico (CO2), entre outros. Sobre as substâncias químicas citadas no enunciado, assinale a alternativa correta. a) Em Marte as substâncias citadas são todas compostas. b) O etanol e o glicoaldeído de açúcar apresentam a mesma quantidade de átomos. c) O gás carbônico representa uma mistura homogênea de carbono e oxigênio. d) As substâncias simples citadas no texto compreendem N2, O2, S8, Cl2 e H2O. e) Em Europa atribui-se a existência de pelo menos 5 elementos químicos H, Cl, S, C e O.

26.

TÓPICO 3: Representação e classificação dos elementos e das substâncias Nível 2

24. (CFTRJ) “Clarear o cabelo em salão com química ou em casa, sem química?” Afinal no salão serão usados tonalizantes, oxidantes, neutralizantes e uma série de outras substâncias. Já o processo caseiro, conta com as receitas antigas que resistiram aos anos. Nesse universo encontramos a cebola, o suco de limão, canela, ruibarbo e até o mel para mudar a tonalidade dos cabelos.

25. (UTFPR) As pesquisas científicas têm mostrado que a existência de outras formas de vida fora da terra passa pela busca de substâncias químicas que possam suportar esta hipótese. Até o momento já foram divulgadas notícias sobre a existência, em Europa, uma das 4 luas de Júpiter, de água (H2O), uma mistura de compostos formadas pela presença de oxigênio (O), enxofre ionizado (S) e gelo, além da suspeita de substâncias que poderiam ser formadas por cloro (Cl) e sais de carbonato (CO32-); no cometa Lovejoy foi noticiada

27. (UTFPR) O aumento populacional frequentemente é associado ao estudo do ciclo do nitrogênio, o qual está associado com o aumento da produtividade agrícola. Algumas etapas do ciclo do nitrogênio são representadas abaixo: Etapa 1: N2 + 3 H2 → 2 NH3 Etapa 2: 2 NH3 + 3 O2 → 2 HNO2 + 2 H2O + energia Etapa 3: 2 HNO2 + O2 → 2 HNO3 + energia Etapa 4: 5 C6H12O6 + 24 HNO3 → 30 CO2 + 42 H2O + 12 N2 + energia Assinale a alternativa correta a respeito das etapas. a) Na etapa 1 os reagentes são representados por substâncias simples, e o produto por uma substância composta. b) Na etapa 2 ocorre a formação de duas substâncias simples. c) Na etapa 3, considerando reagentes e produtos, estão representadas 4 moléculas diferentes. d) Na etapa 4 é formada apenas uma substância encontrada naturalmente no estado gasoso no ambiente. e) Considerando todas as etapas, são apresentadas as fórmulas de 15 substâncias diferentes.

28. (IFSC)

O gás carbônico (CO2) é um dos gases responsáveis pelo aquecimento global e por outros efeitos nocivos ao meio ambiente, como poluição da atmosfera e chuva ácida.

Com base nessas informações, assinale a alternativa CORRETA. a) O CO2 é formado na queima da gasolina e outros combustíveis usados em automóveis. b) O gás carbônico é uma molécula de massa 18 u.m.a.

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Sobre o tratamento caseiro, podemos inferir que a) por ser natural e sem a presença de substâncias químicas é menos invasivo; b) ter apenas produtos naturais significa que oferece riscos menores ao uso; c) apesar de ser um processo natural, também contém substâncias químicas; d) a isenção de tonalizantes e outras substâncias torna o procedimento seguro.

(COL. NAVAL) Marque a opção que apresenta apenas substâncias compostas. a) H2, O2, S8. b) I2, O3, H2O. c) CO, He, NH3. d) H2O, N2, Cl2. e) NO2, H2O, NaCl.

145


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

c) O gás carbônico é uma mistura de duas substâncias: carbono e oxigênio. d) A temperatura de ebulição do CO2 é igual à temperatura de ebulição da água, nas mesmas condições de pressão. e) A atmosfera da Terra não contém gás carbônico na sua composição.

e) O ar atmosférico é composto principalmente por CO e CO2, ambos substâncias compostas.

32. (CFTMG)

Observe os dois gráficos de variação da temperatura ao longo do tempo, disponibilizados abaixo:

Nível 3

29. (CPS)

O aumento da acidez do solo pode ser provocado pela chuva ácida, na qual alguns compostos são transformados em ácidos, como dióxido de enxofre: SO2 +1/2 O2 → SO3 SO3 + H2O → H2SO4

No processo, observa-se a presença exatamente de a) uma substância simples. b) duas substâncias simples. c) cinco substâncias simples. d) cinco substâncias compostas. e) seis substâncias compostas.

30. (CFTMG) Em uma aula prática de Ciências os alunos analisaram um líquido de identidade desconhecida. Inicialmente, verificaram a existência de uma única fase. Em seguida, determinaram a densidade, a temperatura de ebulição e a massa residual após a evaporação de 100 mL do líquido. A tabela abaixo evidencia os resultados das análises: Densidade a 25º C

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0,78 g/mL

146

Temperatura de Massa residual ebulição após evaporação 76 ºC - 84 ºC

20 mg

Com base nos resultados, o líquido em questão é uma a) substância simples. b) substância composta. c) mistura heterogênea. d) mistura homogênea.

31. (UTFPR) Em 2015 realizou-se uma conferência mundial (Conferência de Paris) para debater sobre o aquecimento global e a redução do efeito estufa. Entre os principais gases causadores destes problemas estão CO2, CO, NO2, NO, SO2, que através de diferentes mecanismos podem levar ao aquecimento global, chuva ácida e à destruição da camada de ozônio (O3). A respeito do tema, assinale a alternativa correta. a) Entre os gases citados no texto, um é substância simples e 5 são substâncias compostas. b) O gás CO2 é uma substância simples e pode levar à formação do ácido carbônico, principal responsável pela ocorrência da chuva ácida. c) O gás ozônio é formado por átomos de oxigênio, sendo o principal gás atmosférico usado na respiração humana. d) NO é uma substância simples e NO2 é uma substância composta. 1º ANO - Química 2 | VOLUME 1

Um dos gráficos corresponde ao perfil de uma substância pura e o outro, ao perfil de uma mistura. O período de tempo que a substância pura permanece totalmente líquida e a temperatura de ebulição da mistura, respectivamente, são a) 5 s e 10 ºC. b) 5 s e 100 ºC. c) 10 s e 50 ºC. d) 10 s e 60 ºC.

33. (IFCE) As substâncias químicas podem ser classificadas em simples e compostas. São exemplos de substâncias compostas a) Co, Ag, HNO3. b) AgCl2, O2, N2O. c) H2SO4, SiO2, H2O. d) H2, H2CO3, H2S. e) O3, N2, SO2. Nível 4

34. (UFRGS) Uma hipótese para o acidente com o voo AF447, na rota Rio-Paris, é de que tenha havido erro de leitura nos indicadores de velocidade, devido ao congelamento dos sensores denominados tubos de Pitot. No momento do acidente, a aeronave atravessava uma forte tempestade, fato que pode ter ocasionado condições atípicas de temperatura e de pressão, que teriam levado à formação de água super-resfriada. Essa água super-resfriada teria congelado instantaneamente ao encontrar a superfície metálica dos tubos de Pitot. Estima-se que a temperatura


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

externa da aeronave no momento do acidente estava em torno de −40 ºC. O termo “água super-resfriada” corresponde a uma situação metaestável na qual a água se encontra a) no estado sólido em uma temperatura abaixo do seu ponto de congelamento. b) no estado líquido em uma temperatura superior e próxima ao seu ponto de congelamento. c) no estado líquido em uma temperatura abaixo do seu ponto de congelamento. d) no estado sólido em uma temperatura superior e próxima ao seu ponto de congelamento. e) nos estados sólido, líquido e gasoso, simultaneamente, em uma temperatura abaixo do seu ponto de congelamento.

35. (ITA) Num experimento, um estudante verificou ser a mesma a temperatura de fusão de várias amostras de um mesmo material no estado sólido e também que esta temperatura se manteve constante até a fusão completa. Considere que o material sólido tenha sido classificado como: I. Substância simples pura II. Substância composta pura III. Mistura homogênea eutética IV. Mistura heterogênea

a) b) c) d) e)

CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(aq) CaO(s) + H2O(l) → H2CaCo2(aq) Ca2O(s) + H2O(l) → 2 CaOH(aq) K2O(s) + H2O(l) → 2 KOH(aq) KO(s) + H2O(l) → K(OH)2(aq)

38. (FATEC) Uma das substâncias que pode neutralizar o ácido fosfórico é o hidróxido de magnésio, Mg(OH)2. A equação química balanceada que representa a reação de neutralização total que ocorre entre essas substâncias é a) H3PO4(aq) + Mg(OH)2(s) → MgPO4(s) + H2O(l). b) 2 H3PO4(aq) + 3 Mg(OH)2(s) → Mg3(PO4)2(s) + 6 H2O(l). c) 3 H3PO3(aq) + 2 Mg(OH)2(s) → Mg2(PO3)3(s) + 6 H2O(l). d) 2 H3PO3(aq) + 3 Mg(OH)2(s) → Mg3(PO3)2(s) + 6 H2O(l). e) H3PO3(aq) + Mg(OH)2(s) → MgPO3(s) + H2O(l).

39. (CFTRJ) Considere que, ao final de um experimento, foi gerado H2SO4 (ácido sulfúrico) como rejeito. Para o descarte adequado, o técnico de laboratório neutralizou o ácido empregando uma base entre os compostos disponíveis em sua bancada, representados na figura a seguir.

Então, das classificações acima, está(ão) ERRADA(S) a) apenas I e II. b) apenas II e III. c) apenas III. d) apenas III e IV. e) apenas IV.

TÓPICO 4: Representação e balanceamento das reações químicas Nível 2

36. (COTIL) Uma reação que ocorre nas ETAs se dá quando se adi-

37. (UFJF-PISM 2)

Uma das consequências da chuva ácida é a acidificação de solos. Porém, alguns tipos de solos conseguem neutralizar parcialmente os efeitos da chuva por conterem naturalmente carbonato de cálcio (calcário) e óxido de cálcio (cal). Os solos que não têm a presença do calcário são mais suscetíveis à acidificação e necessitam que se faça a adição de cal. No solo, a cal reage com a água, formando uma base que auxiliará na neutralização dos íons H+.

Assinale a alternativa que mostra a equação química balanceada que representa a reação entre a cal e a água:

Após o ajuste da equação de reação, determine a soma dos menores coeficientes de balanceamento encontrados. a) 3 b) 4 c) 5 d) 6

40. (UPE-SSA 1) Em 12 de outubro de 2012, Dia das Crianças, um trágico acidente aconteceu na entrada do Zoológico do Recife, deixando cinco feridos, dois em estado grave. De acordo com o Corpo de Bombeiros, um cilindro do gás, utilizado para encher balőes de festa a fim de serem vendidos às crianças, teria explodido. Esse cilindro deveria conter gás hélio (He, Z = 2), mas apresentava avarias e, provavelmente, possuía outro gás em seu interior. Supondo que o gás foi obtido a partir da reaçăo entre alumínio e ácido clorídrico, qual o gás presente no recipiente? a) Gás cloro b) Gás oxigênio c) Gás carbônico d) Gás hidrogênio e) Gás metano 1º ANO - Química 2 | VOLUME 1

CIências DA NATUREZA E suas tecnologias

ciona cal hidratada [Ca(OH)2] à água, e, a seguir, sulfato de alumínio [Al2(SO4)3]. Assinale a alternativa que apresenta a reação química entre essas substâncias, devidamente balanceada: a) Ca(OH)2 + Al(SO4)3 → 2 Al(OH)3 + CaSO4 b) Ca(OH)2 + Al2(SO4)3 → 3 Al(OH)3 + 2 CaSO4 c) 3 Ca(OH)2 + 2 Al(SO4)3 → Al(OH)3 + 3 CaSO4 d) 3 Ca(OH)2 + Al2(SO4)3 → 2 Al(OH)3 + 3 CaSO4

Para determinar a quantidade de base necessária para neutralização, o técnico representou adequadamente a equação de reação, observando como produtos K2SO4 e água.

147


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

Nível 3 ......ZnO(s) + ......SO2(g) → ......ZnS(s) + ......O2(g)

Texto para a próxima questão: O ácido fosfórico é usado na fabricação de vidros, na tinturaria, na fabricação de fertilizantes fosfatados, nas indústrias alimentícias e nas farmacêuticas. Entretanto, uma aplicação do ácido fosfórico que chama bastante atenção é o seu uso em refrigerantes do tipo “cola”. A maioria dos refrigerantes no Brasil possui alto teor de ácido fosfórico, ficando com um pH > 3. Ele é utilizado principalmente como acidulante da bebida, baixando seu pH, regulando sua doçura, realçando o paladar e também atuando como conservante. Considere que, em processo industrial, o ácido fosfórico é produzido seguido a equação não balanceada: H2SO4 + Ca3(PO4)2 → CaSO4 + H3PO4

41. (IFSUL) Os coeficientes estequiométricos da equação, após o seu balanceamento, são respectivamente: a) 6-2-3-3. b) 6-1-6-3. c) 3-1-3-2. d) 3-2-3-2. 42. (FEEVALE) Fermentações são usadas desde os tempos antigos para fabricar bebidas e pães. A equação química abaixo é demonstrativa desse processo. x C6H12O6 → y C2H5OH +

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gli cos e

148

etanol

z CO2 gás carbônico

Após balancear a equação, escolha, entre as alternativas abaixo, a que apresenta os valores corretos para os coeficientes x, y e z. a) x = 1 y = 2 z = 3 b) x = 1 y = 2 z = 2 c) x = 2 y = 1 z = 2 d) x = 2 y = 2 z = 2 e) x = 1 y = 1 z = 1

43. (IFSP)

O ácido maleíco, C2H2(COOH)2, pode ser totalmente queimado, segundo a equação: C2H2(COOH)2 + O2 → CO2 + H2O

Se essa equação for corretamente balanceada, os coeficientes são os seguintes: a) 1, 4, 3, 2. b) 1, 4, 2, 3. c) 1, 2, 4, 3. d) 1, 3, 4, 2. e) 2, 3, 4, 1.

44. (IFBA) O mineral esfalerita, composto de sulfeto de zinco (ZnS), é usado em telas de raios X e tubos de raios catódicos, pois emite luz por excitação causada por feixe de elétrons. Uma das etapas da obtenção do metal pode ser representada pela seguinte equação química não balanceada: 1º ANO - Química 2 | VOLUME 1

Nessa equação, se o coeficiente estequiométrico da esfalerita for 2, os coeficientes estequiométricos, em números mínimos e inteiros, do oxigênio, do óxido de zinco e do dióxido de enxofre serão, respectivamente: a) 2, 2 e 2. b) 2, 2 e 3. c) 2, 3 e 3 d) 3, 2 e 2 e) 3, 3 e 3

45. (FUVEST) A Gruta do Lago Azul (MS), uma caverna composta por um lago e várias salas, em que se encontram espeleotemas de origem carbonática (estalactites e estalagmites), é uma importante atração turística. O número de visitantes, entretanto, é controlado, não ultrapassando 300 por dia. Um estudante, ao tentar explicar tal restrição, levantou as seguintes hipóteses: I. Os detritos deixados indevidamente pelos visitantes se decompõem, liberando metano, que pode oxidar os espeleotemas. II. O aumento da concentração de gás carbônico que é liberado na respiração dos visitantes, e que interage com a água do ambiente, pode provocar a dissolução progressiva dos espeleotemas. III. A concentração de oxigênio no ar diminui nos períodos de visita, e essa diminuição seria compensada pela liberação de O2 pelos espeleotemas. O controle do número de visitantes, do ponto de vista da Química, é explicado por a) I, apenas. b) II, apenas. c) III, apenas. d) I e III, apenas. e) I, II e III.

Nível 4

46. (UFSC) Brasil terá mina primária de diamantes Embora não apareça entre os grandes fornecedores mundiais de diamantes, o Brasil pode voltar em breve ao clube dos exportadores da gema. O Brasil foi o maior produtor mundial de diamantes durante 150 anos, mas perdeu a posição em 1866, com a descoberta das minas primárias de diamante na África do Sul. Em 2015, será feita a primeira operação de lavra na rocha primária no município de Braúnas, na Bahia, controlada por uma empresa canadense. Disponível em: <http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=brasil-tera-mina-primaria-diamantes> [Adaptado] Acesso em: 24 ago. 2014.

Sobre o assunto tratado acima, é CORRETO afirmar que: (01) a grafita e o diamante são duas formas alotrópicas do carbono. (02) a cristalização é um processo de separação e purificação de misturas homogêneas sem que ocorra mudança de estado físico.


Capítulo 2 | ETA, análise imediata e notações químicas

(04) em uma mistura homogênea mantida sob temperatura e pressão constantes, observam-se fases distintas. (08) decantação, filtração e flotação são processos de separação de misturas heterogêneas nos quais não é necessária nenhuma transformação física. (16) quando uma substância pura muda de estado físico à pressão constante, a temperatura varia com o tempo enquanto a mudança se processa. (32) a grafita e o diamante possuem a mesma composição química. ( ) Soma.

47. (ESPECEX (AMAN)) O cobre é uma substância que possui elevado potencial de redução e no seu estado metálico sofre pouco em termos de oxidação frente a ácidos, não sendo oxidado pela maioria deles. Todavia, ele é oxidado na presença de ácido nítrico, conforme mostra a equação não balanceada de uma das possíveis reações: Cu(s) + HNO3 (l) → Cu(NO3)2(aq) + NO(g) + H2O(l) Após o balanceamento da equação com os coeficientes estequiométricos (menores números inteiros), a soma destes coeficientes será igual a a) 14 b) 18 c) 20 d) 24 e) 26

CIências DA NATUREZA E suas tecnologias

1º ANO - Química 2 | VOLUME 1

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GABARITOS

GABARITOS Capítulo 1

Capítulo 2

EXERCÍCIOS PROPOSTOS (d) (a) (b) (c) (e) (d) (b) (b) (b) (e) (c) (e) (b) (b) (d) (c) (b) (c) (d) (c) (e) (b) F-F-V-V (b) (e) (e) (c) (e) (d)

EXERCÍCIOS PROPOSTOS (e) (d) (e) (a) (e) (e) (d) (a) (a) (e) (b) a) evaporação e liquefação b) A evaporação na superfície da água salobra e a liquefação na superfície do plástico. c) A evaporação, que absorve energia do Sol. 42. (d) 43. (a) 44. (e) 45. (c) 46. (c) 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41.

CIências DA NATUREZA E suas tecnologias

01. 02. 03. 04. 05. 06. 07. 08. 09. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29.

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1º ANO - Química 2 | VOLUME 1

(c) (b) (b) (a) (d) (d) (c) (b) (a) (d) Floculação e sedimentação. 12. (c) 13. (c) 14. (e) 15. (c) 16. (d) 17. (c) 18. (d) 19. (a) 20. (b) 21. (a) 22. (e) 23. (b) 24. (c)

01. 02. 03. 04. 05. 06. 07. 08. 09. 10. 11.

25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47.

(e) (e) (a) (a) (a) (d) (a) (b) (c) (c) (e) (d) (a) (b) (d) (d) (c) (b) (d) (d) (b) 41. (c)

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