domingo, 4 de maio de 2008

Turmas 1 e 2: Química Orgânica

Caros alunos,

Creio que no dia 19/04 começamos a falar sobre Química Orgânica.

Iniciamos mostrando uma divisão na química entre orgânica e inorgânica: a primeira trata de compostos feitos de cadeias de carbono e a segunda de compostos não detentores deste elemento. Porém, vale lembrar que existem algumas exceções: os íons carbonato (CO3-2), bicarbonato (HCO3-), cianeto (CN-). Também o dióxido e o monóxido de carbono (CO2 e CO) e o ácido carbônico são exemplos de compostos inorgânicos que apresentam carbono.

Então, vamos revisar o que foi visto a respeito dos compostos orgânicos:
Primeiramente, vimos que os cientistas provaram EXPERIMENTALMENTE que o carbono era um átomo tetravalente, ou seja, precisa fazer 4 ligações, porém, analisamos a configuração eletrônica dele e percebemos que, não batia o dado teórico com o experimental.
Daí foi proposto que o átomo de carbono "evoluiria" um elétron do subnível 2s para o subnível 2pz fazendo com que o átomos de carbono pudesse ter quatro elétrons disponíveis para compartilhar e fazer ligações covalentes.

Porém, vimos ainda que as quatro ligações que o carbono faz tem de ser iguais e os orbitais p e os orbitais s, são diferentes (vocês lembram? o orbital s é mais esférico e o orbital p é mais alongado) o que faria com que a ligação do orbital 2s ficasse mais curta do que com as ligações com os orbitais 2p.
Então foi proposto algo chamado de HIBRIDIZAÇÃO, que como o próprio nome sugere, é o mesclar dos subníveis s e p gerando 4 orbitais (para fazer as quatro ligações) de caráter intermediário aos dois são os chamados orbitais sp3.


Clique na imagem para ampliar



Baseado no fato de que o orbital p é mais alongado, o s é mais curto e o sp3 está no meio dos dois vamos analisar as ligações covalentes duplas e triplas (π).
Vimos que a primeira ligação covalente formada entre dois átomos (ligação σ) é a mais forte justamente pelo fato de os dois orbitais estarem em contato pleno.
E a segunda ou até mesmo a terceira ligação seria uma interpolação do orbital, como se fosse por cima da primeira ligação o que faz com que a ligação seja mais fraca e precise de um orbital mais ALONGADO para se realizar. Então, vimos que em casos de DUPLA E TRIPLA LIGAÇÕES o carbono se hibridizará de maneira diferente: no caso de uma dupla ligação ele deixará um orbital p sobrando sendo denominado de carbono hibridizado sp2, na tripla ligação deixará 2 orbitais p livre sendo então hibridizado sp.




Clique na imagem para ampliar

1 ligação σ ----> Hibridização sp3

1 ligação σ e 1 ligação π ----> Hibridização sp2

1 ligação σ e 2 ligações π ----> Hibridização sp

Também vimos um termo muito importante para designar carbonos em relação à quantos carbonos estão ligados a ele:

Carbono primário: apenas um átomo de carbono ligado a ele;
Carbono secundário: dois átomos de carbono ligados a ele;
Carbono terciário: três átomos de carbono ligados a ele;
Carbono quaternário: quatro átomos de carbono ligados a ele;

Então, sabemos que o carbono é um átomo tetravalente, cujas suas ligações do tipo sigma (σ) são iguais e então o carbono realiza o fenômeno da hibridização sendo que cada átomo de carbono no meio de uma cadeia pode possuir hibridizações diferentes.

Vimos no mesmo dia a denominação e caracterização das cadeias carbônicas como podendo ser linear ou ramificada, cíclica (fechada) ou acíclica (aberta), saturada ou insaturada (lembrando que insaturação é sinônimo de ligação pi [π]) e homogênea ou heterogênea (heteroátomo é um elemento diferente de carbono no meio da cadeia)

Então, a partir destas classificações começamos a ver que dentro da química orgânica existem grupos de compostos que se assemelham em algumas propriedades e característica, e, mais uma vez, os químicos criaram divisões que são as chamadas funções orgânicas.

OBS.: Gostaria de chamar a atenção de vocês, novamente, que saber cararcterizar as funções orgânicas é crucial para qualquer prova de vestibular. Esta matéria costuma ser cobrada pelo menos em uma questão e, é bem fácil como vocês notaram só que, é preciso saber pois é difícil de se deduzir um raciocínio lógico para esta matéria diferente da matéria de soluções.

Continuando... Primeiramente eu lhes passei uma tabela de prefixos a serem usados que nos indicarão o número de carbonos da cadeia

Met --> 1 carbono Undec --> 11C
Et --> 2C Dodec --> 12C
Prop --> 3C Tridec --> 13C
But --> 4C Tetradec --> 14C
Pent --> 5C Pentadec --> 15C
Hex --> 6C Eicos --> 20C
Hept --> 7C Heneicos --> 21C
Oct --> 8C Docos --> 22C
Non --> 9C Tricos --> 23C
Dec --> 10C Triacont --> 30C

Esta tabela de radicais é importantíssima pois, com ela, nomearemos praticamente todos os compostos das funções orgânicas...

Começamos com os HIDROCARBONETOS, que, enfatizei para vocês a sugestão do nome a respeito da estrutura destes compostos: são cadeias feitas unicamente de hidrogênio e carbono. E dentro desta função orgânica existem variações no que dizem respeito à: saturação ou insaturação das cadeias e à disposição da cadeia (se aberta ou fechada);

No caso de cadeias abertas vimos os alcanos (hidrocarbonetos saturados também chamados de parafinas), alcenos (en --> dupla ligação, hidrocarbonetos insaturados também chamados de olefinas), alcinos (in --> tripla ligação) e os alcadienos (dien --> duas duplas ligações).

Aprendemos que para nomear as cadeias acima, precisamos: do prefixo correpondente ao número de carbonos e ao adicionamos o final do nome do hidrocarboneto em questão por exmplo este composto: CH3CH2CH2=CHCH3; Este composto possui cinco carbonos logo o radical é pent... É um composto insaturado contendo apenas uma dupla ligação, logo é um alceno. Então, adiciona-se o sufixo eno, ao prefixo e obtemos a nomenclatura: penteno.

Um detalhe muito importante que foi observado na aula é o fato da identificação e localização de algo que foi denominado de "anomalia" na cadeia. Sempre que for observado algo de diferente numa cadeia carbônica como duplas ligações, ramificações ou átomos diferentes de carbono e de hidrogênio deve-se estar atento pois, certamente, haverá necessidade de NUMERAÇÃO DA CADEIA.
Pegando nosso exemplo anterior, a nomenclatura não está correta, pois, a insaturação podia estar em vários lugares da nossa cadeia, então precisamos indicar em que carbono ela se encontra. Para numerar a cadeia, deve-se começar da extremidade mais próxima da anomalia, no caso anterior temos:
5 4 3 2 1
CH3CH2CH2=CHCH3

É fato que a insaturação está entre os carbonos 2 e 3 porém, dizemos o número do primeiro carbono sendo então, a nomenclatura deste composto: 2-penteno.

No caso de hidrocarbonetos de cadeia fechada vimos os ciclanos, ciclenos e os chamados de aromáticos. Os dois primeiros são os hidrocarbonetos vistos anteriormente, porém de cadeia fechada formando um ciclo e suas nomenclaturas se dão unicamente acrescentando ciclo antes da nomenclatura normal. O terceiro será visto mais adiante.

Outra coisa que foi comentada na nossa aula diz respeito à ramificações nas cadeias e, também aprendemos a nomeá-las com ajuda dos nossos radicais alquil.

Clique na imagem para ampliar


OBS.: Caso vocês tenham dificuldade em observar a tabela acima, salvem-na a parte e tentem observá-la, mas, adianto que tabela semelhante foi desenhada na aula. A única novidade desta tabela é a presença de radicais pentil.

Os aromáticos tem nomes especiais e nós vimos que são compostos de duplas ligações alternadas que realizam o fenômeno de ressonância! Caso não se lembrem, ressonância é aquele efeito da migração das duplas ligações.

Tecnicamente, hidrocarbonetos aromáticos são definidos por possuírem, pelo menos, um núcleo benzênico. Este, é uma cadeia fechada, formada de 6 átomos de carbono qeu trocam entre si duplas e simples ligações alternadamente.

A repetição feita foi proposital, anel aromático é sinônimo de benzeno ou núcleo benzênico. A nomenclatura é um pouco mais particular...
No caso do anel aromático puro, podemos chamá-lo, unicamente de Benzeno.
Se, o núcleo possuir ramificações de hidrocarbonetos escreve-se o hidrocarboneto precedido de benzeno, por exemplo:




Ligado ao anel aromático temos uma metila (radical metil como visto anteriormente) então, a nomenclatura será metilbenzeno.
Este composto em particular tem uma outra denominação: Tolueno...
É importante vocês saberem alguns nomes particulares de compostos pois, podem ser cobrados assim nas provas.

Aqui termina a aula de hidrocarbonetos... Posteriormente, posterei a aula das restantes funções orgânicas, ok?
Abraços a todos e bom estudo.

quinta-feira, 1 de maio de 2008

Turma 1: Aulas 4 e 5

Desculpem a demora para postar (Para aqueles que lêem o blog!!!) em função disso a postagem deve ser um pouco longa rsrs. mas não deixem de ler!

Bom, na nossa 4ª quarta aula falamos sobre as curvas de solubilidade, simplesmente representamos graficamente um conceito já explorado na 3ª aula. As curvas de solubilidade representam a variação do Cs do de um determinado soluto em diferentes temperaturas. Geralmente esse Cs representa a massa de soluto que dissolve em 100g de H2O (Não obrigatoriamente!!!):

Vejam como exemplo o cloreto de amônio – NH4Cl:

Tabelando os valores:

Aprendemos a interpretar esses gráficos em aula. Vimos que para qualquer valor tomado no eixo x (temperatura) dependendo do valor correspondente encontrado no no eixo y ( Coeficiente de solubilidade) poderemos ter 3 situações:

Utilizando no gráfico acima a temperatura de 80 graus celsius( Cs correspondente = 65,6 - vide tabela!!) como exemplo:

1)Se o valor encontrado no eixo y estiver abaixo da curva – O coeficiente de solubilidade será inferior a 65,6 - a solução será insaturada.

2) Se o valor encontrado no eixo y estiver extamente encima da curva – O coeficiente de solubilidade será igual a 65,6 - a solução será saturada.

3)Se o valor encontrado no eixo y estiver acima da curva – O coeficiente de solubilidade será superior a 65,6 - a solução será supersaturada.

Também vimos que as dissoluções podem ser endotérmicas ou exotérimicas( absorvem e liberam calor respectivamente)

Logicamente as primeiras são favorecidas com um aumento da temperatura e as segundas com um abaixamento. Representando graficamente:

Exercício Resolvido:

O gráfico abaixo representa as curvas de solubilidade das substâncias A, B e C: Com base no diagrama, responda:

a) Qual das substâncias tem sua solubilidade diminuída com a elevação da temperatura?

b) Qual a máxima quantidade de A que conseguimos dissolver em 100 g de H2O a 20 °C?

c) Considerando apenas as substâncias B e C, qual delas é a mais solúvel em água?

d) Considerando apenas as substâncias A e B, qual delas é a mais solúvel em água?

e) Qual é a massa de C que satura 500 g de água a 100 ºC? Indique a massa da solução obtida (massa do soluto + massa do solvente).

f) Uma solução saturada de B com 100 g de água, preparada a 60 ºC, é resfriada até 20 °C. Determine a massa de B que irá precipitar, formando o corpo de fundo a 20 °C.

Solução

a) A única curva descendente é a da substância A, o que indica que sua solubilidade diminui com a elevação da temperatura.

b) Observando o gráfico, percebemos que a 20 °C conseguimos dissolver 60 g de A em 100 g de água, sendo esse seu coeficiente de solubilidade.

c) Em qualquer temperatura, a substância B é a mais solúvel (a curva de B está sempre acima da curva de C).

d) As curvas de A e B se cruzam aproximadamente a 40 °C, indicando que, a essa temperatura, essas substâncias apresentam a mesma solubilidade. Para temperaturas inferiores a 40 °C, a solubilidade de A é maior que a de B; enquanto a temperaturas superiores a 40 °C, a solubilidade de B é maior que a de A.

e) A 100 ºC temos:

f) A 60 ºC conseguimos dissolver 80 g de B em 100 g de H2O, enquanto a 20 ºC a quantidade máxima de B dissolvida em 100 g de H2O é 20 g. Portanto, se resfriarmos uma solução saturada de B a 60 °C até 20 °C em 100 g de água, ocorrerá uma precipitação de 60 g de B.

Ainda na 4ª aula iniciamos o estudo das unidades de concentração.

Vimos basicamente 4 tipos:

1)Concentração em grama por litro(g/L) ou concentração comum - Expressa a quantidade de soluto, em gramas, existentes em 1L de solução.

Exemplo:

O rótulo do frasco acima nos indica que existem 50 g de NiSO4 em 1,0 L de solução:

Assim, temos:

2)Densidade Absoluta – expressa a massa da solução, em gramas, existente em um determinado volume da solução.

Exemplo:

O rótulo do frasco acima nos indica que 1,05 g da solução apresentam um volume de 1,0 mL, ou seja:

3)Títulos Percentuais (% P/P, %P/V, %V/V)

3.1) % P/P – Expressa a massa do soluto, em gramas, existente em 100g de solução

3.2) % P/V – Expressa a massa do soluto, em gramas, existente em 100mL de solução

3.3) % V/V – Expressa o volume do soluto, em mL, existente em 100mL de solução

Exercício resolvido

(ENCE-UERJ-Cefet-UFRJ) Para a prevenção de cáries, em substituição à aplicação local de flúor nos dentes, recomenda-se o consumo de "água fluoretada". Sabendo que a porcentagem, emmassa, de fluoreto de sódio na água é de 2 · 10–4%, um indivíduo que bebe 1 litro dessa água, diariamente, terá ingerido uma massa desse sal igual a: (densidade da água fluoretada: 1,0 g/mL)

a) 2 · 10–3g.

c) 4 · 10–3g.

e) 6 · 10–3g.

b) 3 · 10–3g.

d) 5 · 10–3g.

Solução

O valor da porcentagem em massa indica que existem:

Como a densidade da solução é 1,0 g/mL, ou seja, 1 000 g/L, se um indivíduo ingerir 1 L dessa solução, ele estará ingerindo 1 000 gramas da solução. Então:


4)Concentração em Quantidade de matéria ou em Mol/L – Expressa a quantidade de soluto em Mols existente em 1L de solução.

Exemplo:

Em cada 100 mL (0,10 L) de suco gástrico produzido pelo estômago durante o processo de digestão, existem 0,0010 mol de ácido clorídrico (HCl). A molaridade dessa solução é dada por:

Obs: Faltou falar sobre uma tipo de concentração muito importante que é a concentração em PPM ou PPB ( que significam partes de soluto em milhões ou bilhões de partes de solução respectivamente.)

Com isso, fechamos a 4ª aula. Na 5ª aula falamos sobre as operações entre as soluções. Não me extenderei muito nesse assunto pois eu entreguei um roteiro de aula pra vocês com alguns exercícios que foram resolvidos em aula.

Mas, mesmo assim, só pra dar uma relembrada: recortando e colando do roteiro rsrsrs.

1)Diluição:
ocorre aumento do volume da solução(pela adição de solvente) porém a quantidade de soluto presente continua a mesma

2)Mistura de soluções

2.1)Misturas de Soluções contendo mesmo tipo de soluto - Ocorre aumento tanto do volume da solução quanto da quantidade de soluto presente( pela adição de solvente e de soluto).

2.2)Misturas de Soluções contendo solutos diferentes:
podem ser de dois tipos dependendo da reatividade entre os solutos

2.2.1)Os solutos não reagem entre si – a mistura funciona como uma diluição para ambos os solutos presentes (há aumento do volume, porém a quantidade de cada soluto permanece a mesma)

2.2.2) Os solutos Reagem entre si - exige conhecimento de estequiometria. Mais pra frente!!

Grande Abraço.

domingo, 13 de abril de 2008

Turma 1: Aula 3 – 12.04.08

Bom galera, seguimos naquele nosso mesmo esquema, ok? Dúvidas é só me mandar um email!

Na nossa terceira aula, abrimos um parêntese no nosso estudo das soluções para falar de um assunto não menos importante: relações numéricas.

Vimos a definição de unidade padrão de massa atômica como sendo a massa correspondente a 1/12 do átomo de carbono 12:

Dessa forma, isso significa dizer que a massa atômica dos átomos expressa em u representa quantas vezes o referido elemento é mais pesado do que 1/12 do átomo do carbono 12.

Falamos sobre a massa atômica dos elementos da tabela periódica, vimos que seus valores são na realidade a média ponderada das massas atômicas dos diferentes isótopos desse mesmo átomo (átomos com mesmo número de prótons e diferentes números de nêutrons) levando-se em conta sua abundância na natureza.

Assim:

E como fórmula geral temos:

Vimos que "pacotes" de átomos contendo, em gramas, o valor correspondente à massa atômica do elemento químico expresso em u sempre encerravam a mesma quantidade de átomos – 6,023x 1023– e que esse número foi batizado de número de Avogadro. Vimos que esses pacotes são chamados de mols.

Em seguida fizemos alguns exercícios e retornamos ao assunto soluções, introduzindo o conceito de coeficiente de solubilidade.

O coeficiente de solubilidade (Cs) representa a máxima quantidade de soluto que pode ser dissolvida numa quantidade padrão de solvente (geralmente 100g de água) em uma dada temperatura.

Dissemos que as soluções, quanto ao Cs, são classificadas em 3 tipos

-Insaturada – Massa de Soluto < Cs

-Saturada – Massa de soluto = Cs

-Supersaturada – Massa de Soluto > Cs

Obs: soluções com corpo de fundo não são soluções supersaturadas!!! São soluções saturadas com presença de corpo de fundo!

Soluções Supersaturadas são sistemas muito instáveis em que há uma quantidade de Soluto DISSOLVIDA maior do que a quantidade determinada pelo coeficiente de solubilidade da referida substância a uma dada temperatura.

Com isso finalizamos a aula. Na próxima aula daremos continuidade a soluções. Falaremos sobre as curvas de solubilidade, faremos exercícios e iniciaremos as unidades de concentração. Grande Abraço.

sábado, 5 de abril de 2008

Turma 1: 1ª e 2ª Aulas - 29.03.08 e 05.04.08

Bom pessoal, essa é a primeira postagem do Blog. Espero que vocês leiam isso aqui!! Tentem se lembrar das aulas, se surgirem dúvidas mandem um email ou me procurem no sábado. Vamos lá.

Na primeira aula introduzimos o tema "ligações químicas" onde discutimos a tendência que os átomos têm de buscar sempre um estado de maior estabilidade. vimos que essa estabilidade se traduz basicamente em uma eletrosfera semelhante a dos gases nobres.

Nas ligações iônicas, que ocorrem usualmente entre metais e ametais (ou entre metais e hidrogênio), isso significa que uma espécie doa seus elétrons (metais) e outra espécie os recebe (ametais), e que para determinar quantos elétrons serão transferidos é necessário conhecer a quantidade de elétrons presentes nas camadas de valência dos átomos envolvidos (Para isso basta observar o número da família a que o elemento pertence na tabela periódica).

Assim, o átomo de Na (sódio) que está na família 1A(1 elétron na camada de valência) ao estabelecer ligações iônicas tende a perder esse único elétron alcançando a configuração de seu gás nobre precedente Ne (Neônio)- Muito mais viável energéticamente do que ganhar 7 elétrons para atingir a camada de seu gás nobre imediatamente posterior – Ar Argônio!!!. O átomo de Cl (Cloro) que está situado no grupo 7A (7 elétrons no último nível) tende a receber um elétron para alcançar a eletrosfera de seu gás nobre imediatamente posterior – Ar (argônio.)

Sintetizando:

Na: [Ne] 3s1 → Na+: [Ne]

Cl: [Ne] 3s2 3p5 → Cl-: [Ar]

[Na+] [Cl-] – Ligação iônica

Portanto temos como fórmula Geral para a formação de íons:

[Ax] [By]

Em que

x= Número da família a que o átomo Pertence (NF).

Y=NF - 8

Vimos também que para se escrever a fórmula do composto iônico basta transformar a carga do íon A no índice do outro íon ao qual ele se liga B e vice-versa. Assim:

AyBx

Em seguida, falamos sobre as ligações covalentes. Vimos que esse tipo de ligação ocorre entre átomos que tendem a receber elétrons (atingindo a configuração de seu gás nobre imediatamente posterior) e que nesse tipo de ligação não ocorre transferência de elétrons e sim compartilhamento do par eletrônico. Vimos que em relação à origem desse par eletrônico as ligações covalentes são divididas em dois tipos:

1)Covalente simples – O par eletrônico é formado por um elétron de cada átomo envolvido na ligação

2)Covalente Dativa – O par eletrônico é formado por 2 elétrons de um único átomo(um átomo empresta um par eletrônico ao átomo ao qual ele se liga)

Vimos que as ligações covalentes simples se dividem em polares e apolares de acordo com as diferenças de eletronegatividades entre os átomos envolvidos nas ligações.

Ou seja, se os dois átomos ligantes possuírem eletronegatividades diferentes a ligação formada será polar e, ao contrário, se não houver diferença de eletronegatividade entre os ligantes a ligação será apolar

( atenção: há átomos diferentes com eletronegatividades iguais!!! Tem que olhar a tabela periódica!!!)

Na segunda aula falamos de alguns pontos que faltaram ser mencionados na primeira aula, finalizamos o assunto ligações químicas e introduzimos o conceito de soluções.

Sobre o assunto da aula passada, falamos que um critério importantíssimo pra determinar se uma ligação será iônica ou covalente é analisar a diferença de eletronegatividade entre os átomos envolvidos (∆ε):

Se ∆ε ≥ 1.7 – a ligação será iônica.

Se ∆ε < 1.7 - a ligação será covalente

Falamos sobre as ligações intermoleculares e suas influências nas propriedades físicas das substâncias (como ponto de ebulição, ponto de fusão, densidade e etc.)

Dividimos as ligações intermoleculares considerando a polaridade das moléculas e a natureza das ligações em tipos e subtipos:

1)Interações entre moléculas Polares

1.a) Ligação de Hidrogênio ou Ponte de Hidrogênio:

Tipo de interação entre moléculas que possuem o Hidrogênio ligado a F, O ou N(FON H, FON H uma ponte vai me dar!!).

1.b) Dipolo-dipolo Permanente:

Tipo de interação entre moléculas polares que não possuem ligação de hidrogênio.

2)Interações entre moléculas Apolares

2.a)Dipolo-dipolo induzido ou Forças de London ou forças de Van der Waals.

Tipo de interação que ocorre entre moléculas apolares.

Vimos que comparando o P.E entre substâncias com diferentes ligações intermoleculares temos a seguinte ordem decrescente:

Ligação de Hidrogênio > Dipolo-dipolo Induzido > Van der Waals

E que, em se comparando duas ou mais substâncias que possuam o mesmo tipo de interação intermolecular, deve-se adotar como critério de desempate o peso molecular!! Pois, geralmente substâncias de maior peso molecular tendem a possuir pontos de ebulição mais elevados.

Por último, introduzimos o conceito de soluções. Dissemos que soluções são um tipo particular de dispersão em que as partículas do disperso (soluto) são inferiores a 10-9m (invisíveis a olho nu). E que, portanto, as soluções são misturas homogêneas formadas por soluto + solvente.

É isso. Fico por aqui. Qualquer dúvida estou a disposição. Grande Abraço.