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

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

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

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

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

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

6. 14,003 × 99,63 + 15,000 × 0,37 = 14,007 u 100 14,01 u(4 algarismos significativos). Nº de massa = nº protões + número de neutrões = 7+7=14 no14N ou = 7+8=15 no15N Azoto (N): 99,63% 14N (14,003 u) 0,37% 15N (15,000 u) Massa atómica média do azoto:

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

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

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

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

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

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

13. Uma mole de… S C Hg Cu Fe

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

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

16. 1 mol K 6,022 × 1023 átomos K 1,409 ×10-2 mol K xátomos K 6,022 ×1023 átomos K× 1,409 ×10-2 mol K x = 1 mol K 8,49 ×1021 átomos K x = Quantos átomos existem em 0,551 g de potássio (K)? Nº átomos de potássio Nº moles de potássio (1,409 ×10-2 mol K) Nº Avogadro: 1 mol K = 6,022 × 1023 átomos K

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

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

19. 3 maneiras de representar a reacção de H2 com N2 para formar NH3 Três moléculas de hidrogénio + Uma molécula de azoto 2 moléculas de amoníaco 3H2 + N2 2 NH3 reagentes produtos Um processo no qual uma substância (ou substâncias) se transforma numa ou mais novas substância é uma reacção química. Uma equação química usa símbolos químicos para mostrar o que acontece durante uma reacção.

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

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

22. C2H6 + O2 2CO2 + 3H2O C2H6 + O2 C2H6 + O2 CO2 + H2O 2CO2 + H2O Acertar Equações Químicas • Comece por acertar os elementos que aparecem apenas num reagente e num produto. • Comece por C ou H, mas não O 1 carbono à direita • Multiplique CO2 por2 2 carbonos à esquerda 2 hidrogénios à direita • Multiplique H2O por 3 6 hidrogénios à esquerda

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

24. 4 C 4 C (2 × 2) 12 H (6 × 2) 12 H (2 × 6) 14 O (4 × 2 + 6) 14 O (7 × 2) Reagentes Produtos 4 C 4 C 12 H 12 H 14 O 14 O 2C2H6 + 7O2 4CO2 + 6H2O Acertar Equações Químicas • Assegure-se de que tem o mesmo número de cada tipo de átomo em ambos os lados da equação.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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