Química geral reações
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Química Geral Reações em solução aquosa Prof.: Sandro J. Greco
Misturas e soluMisturas e soluççõesões
• Os materiais não são feitos, em geral, nem de elementos puros nem de compostos puros, logo, não são substâncias (forma simplese pura da matéria). Eles são misturas de substâncias mais simples.
Peça de granito: mistura heterogênea de várias
substâncias.
ClassificaClassificaçção das misturasão das misturas
• As misturas têm as propriedades de seus constituintes e nisso eles diferem dos compostos. As misturas são classificadas como homogênea ou heterogênea. As soluções são misturas homogêneas.
Misturas homogêneas:
(a) ar – mistura de vários gases;
(b) solução de NaCl em água e
(c) liga metálica.
SoluSoluççãoão
• Solução é uma mistura de duas ou mais substâncias. O componente da solução que está em maior quantidade échamado de solvente e as substâncias dissolvidas encontradas em pequenas quantidades são chamadas de soluto.
PrecipitaPrecipitaççãoão CristalizaCristalizaççãoão
Separação rápida do soluto
Pb(NO3)2 + KI → PbI2
Separação lenta do soluto
na forma de cristal
•Soluções aquosas;
•Soluções não aquosas;
•Soluções gasosas;
•Soluções sólidas.
Química Geral Reações em solução aquosa Prof.: Sandro J. Greco
TTéécnicas de separacnicas de separaççãoão
• As técnicas físicas comuns de separação são: decantação (≠
densidade), filtração (≠≠≠≠ solubilidade), cromatografia (≠ adsorção) e a destilação (≠ ponto de ebulição).
Diferença de solubilidade
Filtração
Cromatografia
Diferença de adsorção
Destilação
Diferença de ponto de ebulição
MolaridadeMolaridade
• A concentração molar (c) de um soluto em uma solução, usualmente chamada de molaridade de soluto, é a quantidade de moléculas do soluto ou fórmulas unitárias (em mols) dividida pelo volume da solução (em litros)
Molaridade = quantidade de soluto / volume da solução
c = n (mols) / V (L)
Preparo de solução
Bureta
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DiluiDiluiçção de uma soluão de uma soluççãoão
• Para diluir uma solução até a concentração desejada, primeiro
usamos uma pipeta para transferir o volume apropriado da solução
para um balão volumétrico e em seguida adicionamos solvente
suficiente para levar o volume da solução até o valor final.
n = c1V1 = c2V2
A adição de solvente não altera o no de mols do soluto
Etapas envolvidas na diluição
SoluSoluçções em ões em áágua e Precipitagua e Precipitaççãoão
• Substância solúvel – dissolve em grande quantidade em determinado solvente;
• Substância insolúvel – não se dissolve significativamente em um solvente especificamente. Normalmente considera-se insolúvel
quando ela não se dissolve mais do que 0,1 mol/L.
Natureza do solutoNatureza do soluto
• A natureza do soluto pode ser iônica ou molecular. Para identificar a natureza desse soluto, podemos verificar se a solução conduz eletricidade ou não.
• Solução eletrolítica – soluções de eletrólitos, que se dissolvem para
formar soluções condutoras de eletricidade, incluem as soluções
iônicas;
• Eletrólito forte – solução composta quase que 100% por íons –
exemplo NaCl;
• Eletrólito fraco – Solução composta por moléculas pouco
ionizadas, como por exemplo ácido acético;
• Um não-eletrólito é uma substância que se dissolve para dar uma
solução que não conduz eletricidade.
Solução eletrolítica Solução não eletrolítica
Química Geral Reações em solução aquosa Prof.: Sandro J. Greco
nonelectrolyte weak electrolyte strong electrolyte
4.1
nonelectrolytenonelectrolyte weak electrolyteweak electrolyte strong electrolytestrong electrolyte
4.1
ForForçça de um eletra de um eletróólitolito
Strong Electrolyte – 100% dissociation
NaCl (s) Na+ (aq) + Cl- (aq)H2O
Weak Electrolyte – not completely dissociated
CH3COOH CH3COO- (aq) + H+ (aq)
Strong Electrolyte – 100% dissociation
NaCl (s) Na+ (aq) + Cl- (aq)H2ONaCl (s) Na+ (aq) + Cl- (aq)H2O
Weak Electrolyte – not completely dissociated
CH3COOH CH3COO- (aq) + H+ (aq)CH3COOH CH3COO- (aq) + H+ (aq)
Ionization of acetic acid
CH3COOH CH3COO- (aq) + H+ (aq)
A reversible reaction. The reaction can
occur in both directions.
Acetic acid is a weak electrolyte because its
ionization in water is incomplete.
Ionization of acetic acid
CH3COOH CH3COO- (aq) + H+ (aq)
A reversible reaction. The reaction can
occur in both directions.
A reversible reaction. The reaction can
occur in both directions.
Acetic acid is a weak electrolyte because its
ionization in water is incomplete.
Nonelectrolyte does not conduct electricity?
No cations (+) and anions (-) in solution
C6H12O6 (s) C6H12O6 (aq)H2O
Nonelectrolyte does not conduct electricity?
No cations (+) and anions (-) in solution
C6H12O6 (s) C6H12O6 (aq)H2O
C6H12O6 (s) C6H12O6 (aq)H2O
ReaReaçções de precipitaões de precipitaççãoão
• Em uma reação de precipitação, forma-se um produto insolúvel (precipitado) quando duas soluções eletrolíticas fortes são misturadas
AgNO3 (aq) + NaCl (aq) AgCl (s) + NaNO3 (aq)
Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- AgCl (s) + Na+ + NO3
-
Ag+ + Cl- AgCl (s)
AgNO3 (aq) + NaCl (aq) AgCl (s) + NaNO3 (aq)AgNO3 (aq) + NaCl (aq) AgCl (s) + NaNO3 (aq)
Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- AgCl (s) + Na+ + NO3
-Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- AgCl (s) + Na+ + NO3
-
Ag+ + Cl- AgCl (s)Ag+ + Cl- AgCl (s)
PbI2
Química Geral Reações em solução aquosa Prof.: Sandro J. GrecoQuímica Geral Reações em solução aquosa Prof.: Sandro J. Greco
Utilidades das reaUtilidades das reaçções de precipitaões de precipitaççãoão
• Na produção de compostos;
• Na análise qualitativa e quantitativa;
• Na análise gravimétrica.
ReaReaçção ão áácido e base em solucido e base em soluçção aquosaão aquosa
• A definição proposta pelo químico sueco Svante Arrhenius, por volta de 1884 diz que: (a) ácido é um composto que contém hidrogênio e reage com a água para formar íons hidrogênio; (b) base é um composto que produz íons hidróxido na água.
Ácido de Arrhenius
Base de Arrhenius
ÍÍon hidrônio = pron hidrônio = próóton hidratadoton hidratado
a) Suco de limão; b) água mineral com gás; c) refrigerante; d)
vinagre; e) amônia; f) soda cáustica; g) leite de magnésia; h)
detergente em água – indicador repolho roxo – rosa = ácido, azul
= base
Química Geral Reações em solução aquosa Prof.: Sandro J. Greco
• A definição proposta pelos químicos Thomas Lowry (na Inglaterra)
e Johannes Bronsted (na Dinamarca), independentemente, por volta de 1923 definiram ácido e base como: (a) ácido é qualquer espécie capaz de doar próton; (b) base é qualquer espécie capaz de receber próton.
Monoprotic acids
HCl H+ + Cl-
HNO3 H+ + NO3-
CH3COOH H+ + CH3COO-
Strong electrolyte, strong acid
Strong electrolyte, strong acid
Weak electrolyte, weak acid
Diprotic acids
H2SO4 H+ + HSO4-
HSO4- H+ + SO4
2-
Strong electrolyte, strong acid
Weak electrolyte, weak acid
Triprotic acids
H3PO4 H+ + H2PO4-
H2PO4- H+ + HPO4
2-
HPO42- H+ + PO4
3-
Weak electrolyte, weak acid
Weak electrolyte, weak acid
Weak electrolyte, weak acid
Monoprotic acids
HCl H+ + Cl-HCl H+ + Cl-
HNO3 H+ + NO3-HNO3 H+ + NO3-
CH3COOH H+ + CH3COO-CH3COOH H+ + CH3COO-
Strong electrolyte, strong acid
Strong electrolyte, strong acid
Weak electrolyte, weak acid
Diprotic acids
H2SO4 H+ + HSO4-H2SO4 H+ + HSO4-
HSO4- H+ + SO4
2-HSO4- H+ + SO4
2-
Strong electrolyte, strong acid
Weak electrolyte, weak acid
Triprotic acids
H3PO4 H+ + H2PO4-H3PO4 H+ + H2PO4-
H2PO4- H+ + HPO4
2-H2PO4- H+ + HPO4
2-
HPO42- H+ + PO4
3-HPO42- H+ + PO4
3-
Weak electrolyte, weak acid
Weak electrolyte, weak acid
Weak electrolyte, weak acid
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ReaReaçção de neutralizaão de neutralizaççãoão
Ácido + base →→→→ sal + água
ReaReaçção Redoxão Redox
2Mg (s) + O2 (g) 2MgO (s)2Mg (s) + O2 (g) 2MgO (s)
Reduction half-reaction (gain e-)
2Mg 2Mg2+ + 4e-
O2 + 4e- 2O2-
Oxidation half-reaction (lose e-)
2Mg + O2 + 4e- 2Mg2+ + 2O2- + 4e-
2Mg + O2 2MgO 4.4
Reduction half-reaction (gain e-)
2Mg 2Mg2+ + 4e-2Mg 2Mg2+ + 4e-
O2 + 4e- 2O2-O2 + 4e- 2O2-
Oxidation half-reaction (lose e-)
2Mg + O2 + 4e- 2Mg2+ + 2O2- + 4e-2Mg + O2 + 4e- 2Mg2+ + 2O2- + 4e-
2Mg + O2 2MgO 2Mg + O2 2MgO 4.4
2NaBr(s) + Cl2(g) →→→→ 2NaCl (s) + Br2 (l)
Oxidantes e redutoresOxidantes e redutores
Zn (s) + CuSO4 (aq) ZnSO4 (aq) + Cu (s)
Zn is oxidizedZn Zn2+ + 2e-
Cu2+ is reducedCu2+ + 2e- Cu
Zn is the reducing agent
Cu2+ is the oxidizing agent
Zn (s) + CuSO4 (aq) ZnSO4 (aq) + Cu (s)Zn (s) + CuSO4 (aq) ZnSO4 (aq) + Cu (s)
Zn is oxidizedZn Zn2+ + 2e-Zn Zn2+ + 2e-
Cu2+ is reducedCu2+ + 2e- CuCu2+ + 2e- Cu
Zn is the reducing agent
Cu2+ is the oxidizing agent
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NNúúmero de oxidamero de oxidaççãoão
• É a carga que um átomo deverá ter em uma molécula (ou em um composto iônico) se elétrons forem completamente transferidos.
• O número de oxidação de um elemento não-combinado com outros
elementos é zero;
• A soma dos números de oxidação de todos os átomos em uma
espécie é igual a sua carga;
• O número de oxidação do átomo de hidrogênio é +1 quando
combinado com não-metais e - 1 em combinação com metais;
• O número de oxidação dos elementos dos grupos 1 e 2 é igual ao
números do seu grupo;
• O número de oxidação de todos os halogênios é – 1, exceto quando
o halogênio está combinado com o oxigênio ou outro halogênio mais
pesado do grupo. O nox do flúor é sempre – 1;
• O número de oxidação do oxigênio é – 2 na maior parte de seus
compostos. As exceções são seus compostos com flúor (caso em que
vale a regra anterior) e em peróxidos (O22-), superóxidos (O2
-) e
ozonídeos (O3-), nos quais valem as duas primeiras regras.
Na, Be, K, Pb, H2, O2, P4 = 0
NaIO3
Na = +1 O = -2
3x(-2) + 1 + ? = 0
I = +5
K2Cr2O7
O = -2 K = +1
7x(-2) + 2x(+1) + 2x(?) = 0
Cr = +6
NaIO3
Na = +1 O = -2
3x(-2) + 1 + ? = 0
I = +5
K2Cr2O7
O = -2 K = +1
7x(-2) + 2x(+1) + 2x(?) = 0
Cr = +6
Tipos de reaTipos de reaçções redoxões redox
CombinaCombinaççãoãoA + B C
S + O2 SO2
0 0 +4 -2
A + B CA + B C
S + O2 SO2S + O2 SO2
0 0 +4 -2
DecomposiDecomposiççãoão
2KClO3 2KCl + 3O2
C A + B
+1 +5 -2 +1 -1 0
2KClO3 2KCl + 3O22KClO3 2KCl + 3O2
C A + BC A + B
+1 +5 -2 +1 -1 0
DeslocamentoDeslocamentoA + BC AC + B
Sr + 2H2O Sr(OH)2 + H2
TiCl4 + 2Mg Ti + 2MgCl2
Cl2 + 2KBr 2KCl + Br2
Hydrogen Displacement
Metal Displacement
Halogen Displacement
0 +1 +2 0
0+4 0 +2
0 -1 -1 0
A + BC AC + BA + BC AC + B
Sr + 2H2O Sr(OH)2 + H2Sr + 2H2O Sr(OH)2 + H2
TiCl4 + 2Mg Ti + 2MgCl2TiCl4 + 2Mg Ti + 2MgCl2
Cl2 + 2KBr 2KCl + Br2Cl2 + 2KBr 2KCl + Br2
Hydrogen Displacement
Metal Displacement
Halogen Displacement
0 +1 +2 0
0+4 0 +2
0 -1 -1 0
Deslocamento de halogênio ou desproporcionamentoDeslocamento de halogênio ou desproporcionamento
Cl2 + 2OH- ClO- + Cl- + H2O0 +1 -1
Cl2 + 2OH- ClO- + Cl- + H2OCl2 + 2OH- ClO- + Cl- + H2O0 +1 -1
M + BC AC + B
M is metal
BC is acid or H2OB is H2
Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2
Pb + 2H2O Pb(OH)2 + H2
M + BC AC + BM + BC AC + B
M is metal
BC is acid or H2OB is H2
Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2
Pb + 2H2O Pb(OH)2 + H2Pb + 2H2O Pb(OH)2 + H2
ReaReaçção de deslocamento de Hão de deslocamento de H22
Química Geral Reações em solução aquosa Prof.: Sandro J. Greco
NNúúmero de oxidamero de oxidaçção dos elementos quão dos elementos quíímicosmicos