CAPÍTULO 5 REAÇÕES QUÍMICAS SUMÁRIO - …

1 0. CAP TULO 5. REA ES QU MICAS. SUM RIO. Introdu o ..162. Conceitos preliminares ..162. F rmulas qu micas ..162. F rmula estrutural ..162. F rmula F rmula emp rica ..163. Mensura o de massa ..164. Tipos de massa ..164. Composi o estequiom trica ..165. Leis fundamentais da qu Lei da conserva o da Lei das propor es Lei das propor es m Lei das massas de combina o ..169. Lei dos volumes de combina o ..170. Princ pio de Avogadro ..170. Rea es qu micas ..170. C lculos estequiom Exemplos de f rmulas qu micas e c lculos estequiom Reagente limitante e reagente em excesso ..174. Rendimento de uma rea o ..175. Rea es Classifica o geral das rea es qu Rea es de s ntese e combina o ..176. Rea es de decomposi o ..176. Rea es de substitui o ..177. Rea es de dupla substitui o (decomposi o) ..178. 1. Rea es redox (oxida o-redu o) ..178. Cin tica qu mica ..178.

2 Fatores que influenciam na velocidade de rea o ..179. O complexo Catalisadores e inibidores ..182. Equil brio qu O princ pio de Le Ch Lei do equil brio qu Equil brio qu mico e velocidade de rea o ..184. Refer ncias bibliogr ficas do cap tulo ..187. 162. 5 REA ES QU MICAS. Objetivos deste cap tulo Finalizado o cap tulo, o aluno ser capaz de: definir os termos: massa de f rmula, massa molecular e mol, e mostrar a rela o entre eles;. reconhecer o n mero de Avogadro e sua rela o com o conceito de mol;. interpretar o balanceamento de equa es em termos de part culas, moles ou massa;. efetuar c lculos estequiom tricos. Introdu o A polui o atmosf rica um exemplo pr tico da cin tica qu mica, que envolve rea es em cadeia (quando esp cies intermedi rias que se consomem em uma etapa s o geradas em etapas posteriores). O resultado uma sequ ncia de etapas que se repetem continuamente, como an is de uma corrente, at que a corrente termina ou a mat ria acaba.

3 Alguns exemplos das rea es qu micas em cadeia se apresentam em forma de chamas, explos es de gases ou polui o. Vejamos dois exemplos de polui o fotoqu mica. O mais antigo smog de Londres (provoca a irrita o dos br nquios) uma mistura de fuma a e neblina. Part culas de fuma a derivadas da combust o de carv o atuam como n cleos de condensa o sobre os quais condensam gotas de neblina. A neblina uma mistura de SO2 (e SO3) e umidade. dram tica nas primeiras horas da manh e parece piorar ao amanhecer, isso devido oxida o, induzida pela luz solar, do SO2. seguida pela rea o com a umidade para formar o aerosol H2SO4. O outro tipo de smog recebe o nome de smog fotoqu mico de Los Angeles (provoca a irrita o dos olhos e de plantas). N o tem rela o com a neblina e tende a piorar pela tarde. Conceitos preliminares F rmulas qu micas As f rmulas qu micas s o usadas para representar compostos ou agregados de tomos, utilizando apenas os s mbolos dos elementos que os comp e.

4 V rios tipos de f rmulas qu micas s o teis, pois indicam o n mero de cada tomo, o tipo de liga o entre os tomos (simples, dupla etc), a ordem em que se ligam os tomos, que s o informa es importantes sobre os compostos. F rmula estrutural A f rmula estrutural de uma subst ncia n o fornece apenas o n mero de cada tipo de tomo na mol cula, mas tamb m mostra como eles est o ligados entre si no interior da mol cula. Vejamos alguns exemplos de f rmulas estruturais: 163. O. H H. H H. gua | |. O = C = O H C C O. di xido de carbono | |. H. H H. H C C H. etanol acetileno F rmula molecular F rmula que emprega s mbolos e ndices para indicar os tomos de um composto e sua quantidade na mol cula. Por exemplo, uma mol cula de gua consiste em 2 tomos de hidrog nio e um tomo de oxig nio, assim, a f rmula molecular da gua H2O. No caso de uma mol cula de sacarose, que formada por 12 tomos de carbono, 22 tomos de hidrog nio e 11 tomos de oxig nio, sua f rmula molecular C12H22O11.

5 O oxig nio encontrado no ar como mol culas diat micas O2. O enxofre geralmente consiste em mol culas octat micas S8. Como poss vel perceber pelos exemplos, esta f rmula fornece o n mero efetivo de tomos de cada elemento presentes na mol cula. Alguns grupos de tomos como NO3, NO2, SO4, SO3, comportam-se como entidades nicas. Por exemplo, o sulfato de am nio, (NH4)2SO4, utilizado em fertilizantes, apresenta duas dessas unidades. Existem certas subst ncias que formam cristais com mol culas de H2O quando suas solu es evaporam. Estes cristais s o chamados de hidratos. Exemplo: sulfato de cobre, fungicida usado na agricultura, apresenta-se como cristais azuis e quando aquecido torna-se um p branco de CuSO4. F rmula emp rica Este tipo de f rmula d somente o n mero relativo dos tomos de diferentes elementos presentes em um composto, sendo que tais n meros s o expressos como a raz o mais simples.

6 Geralmente, esta f rmula obtida de resultados experimentais, quando apenas se descobre a composi o percentual dos elementos do composto, e por isso que esta f rmula recebe o nome de emp rica. Um exemplo, a f rmula emp rica da glicose, a qual composta por tomos de carbono, hidrog nio e oxig nio na raz o de 1:2:1, CH2O. A f rmula molecular de uma subst ncia sempre um m ltiplo inteiro de sua f rmula emp rica. A f rmula molecular da glicose C6H12O6, ou seja, 6 vezes sua f rmula emp rica. Subst ncias que n o s o compostas por mol culas podem ser representadas simplesmente por sua f rmula emp rica. Por exemplo, o NaCl tem uma estrutura onde o n mero de tomos de s dio e de tomos de cloro s o iguais ao longo do s lido. Deduz-se que f rmulas emp ricas podem ser escritas para todos os compostos enquanto que f rmulas moleculares s o escritas somente para compostos moleculares.

7 164. Tabela - F rmulas moleculares e emp ricas de alguns compostos. Mensura o de massa Tipos de massa A massa de um tomo qualquer muito pequena para ser expressa em gramas. Assim, uma unidade mais conveniente para expressar a massa de tomos seria aquela que fosse muito menor que o grama, melhorando a precis o na sua indica o ao evitar a utiliza o de dezenas de casas decimais. A massa at mica normalmente expressa em uma unidade muito pequena, chamada de unidade de massa at mica, cuja abreviatura u. Uma unidade de 1. massa at mica definida como sendo da massa do is topo mais comum do 12. carbono, 12C. Os valores de massa at mica dos elementos, dados nas tabelas peri dicas, s o expressos em u, variando apenas a quantidade de algarismos significativos de uma tabela para outra. A massa de uma mol cula a soma das massas at micas dos tomos que a comp em e chamada massa molecular.

8 Por exemplo, a massa molecular da gua, cuja f rmula molecular H2O, 2x1u+16u=18u. A soma das massas dos tomos de uma f rmula emp rica chamada de massa de f rmula. O termo massa de f rmula indica a soma das massas de qualquer f rmula (molecular ou emp rica). Para uma subst ncia molecular, os termos massa molecular e massa de f rmula s o equivalentes. Para subst ncias n o- moleculares, o grupo de tomos mostrado na f rmula emp rica chamado f rmula 165. unit ria, e sua massa, massa de f rmula. Por exemplo, a f rmula emp rica do cloreto de c lcio CaCl2, que a f rmula unit ria. A massa de f rmula de uma f rmula unit ria de CaCl2 40u+2x35,5u=111u. Mol O mol a unidade de medida fundamental que possibilita expressar o n mero de tomos ou de mol culas de qualquer sistema qu mico. Como o tomo . algo muito pequeno para ser contado, o mol surge como uma solu o pr tica para contar tomos e mol culas, sendo o mol um pacote com um n mero definido de tomos (ou mol culas).

9 Uma unidade para descrever grandes quantidades de objetos, derivada de id ia semelhante id ia de d zia. O mol, por defini o equivale ao n mero de tomos de carbono contidos em exatamente 12g de 12C. Este valor chamado n mero de Avogadro e igual a 6,02x1023. Desta forma, um mol a quantidade de material que cont m o n mero de Avogadro de part culas. Assim como uma d zia de tomos de h lio seria o mesmo que 12 tomos de h lio, 1 mol de tomos de h lio equivale a 6,02x1023. tomos de h lio; 1 mol de el trons igual a 6,02x1023 el trons e 1 mol de ons Na+. equivale a 6,02x1023 ons Na+. O n mero de Avogadro o n mero de tomos de qualquer elemento que devem ser reunidos com a finalidade de que o grupo inteiro apresente a massa em gramas numericamente igual massa at mica dada em u do elemento. Por exemplo, a massa at mica de um tomo de oxig nio, que pode ser obtida na tabela peri dica, igual a 16u; 1 mol de tomos de oxig nio, que s o 6,02x1023 tomos de oxig nio, tem massa igual a 16g; 2 mols de tomos de oxig nio possuem 32g.

10 Uma mol cula de H2O apresenta massa igual a 18u; 1 mol de mol culas de H2O tem massa igual a 18g. Do mesmo modo como usamos mols de tomos e mols de mol culas, podemos quantificar f rmulas unit rias pelo mol. Por exemplo, 1 mol de f rmula unit ria de carbeto de sil cio (SiC) 6,02x1023 f rmulas unit rias. A massa de uma f rmula unit ria igual 28u+12u=40u, e a massa de 1 mol de f rmulas unit rias . o mesmo n mero, mas expresso em gramas. Composi o estequiom trica A composi o estequiom trica ou f rmula estequiom trica o estudo da rela o entre a f rmula de um composto e a propor o de seus elementos constituintes. Qualitativamente, a f rmula qu mica representa o nome de uma subst ncia, mostrando quais elementos comp em a subst ncia. Quantitativamente, a f rmula representa uma mol cula ou uma f rmula unit ria de uma subst ncia, e indica o n mero de cada tipo de tomo em uma mol cula ou f rmula unit ria.