97

Tpico 1

Introduo

Atualmente, o clculo estequiomtrico uti lizado em vrias ati vidades, tais como: pela indstria que deseja saber quanto de matria-prima (reagentes) deve uti lizar para obter uma determinada quanti dade de produtos, pelo mdico que quer calcular quanto de determinada substncia deve ministrar para cada paciente, entre inmeras outras.

Tanto no laboratrio como na indstria qumica, muito importante calcular a quanti dades das substncias que so uti lizadas ou produzidas nas reaes qu-micas. Alis, esse clculo importante tambm em nosso coti diano. Ao preparar um bolo, por exemplo, devemos misturar os ingredientes (farinha, ovos, acar etc.) numa produo adequada. Caso contrrio, ao levar o bolo ao forno, a reao qumica que a se processa no ati ngir o resultado desejado.

Lembre se tambm que muitas profi sses so baseadas em clculos: economistas, administradores, contadores, engenheiros, agrimensores, proje-ti stas etc.

Na qumica, no podia ser diferente. Um dos interesses principais o calculo das quanti dades de reagentes e/ou produtos de uma reao, isto , o CLCULO ESTEQUIOMTRICO.

Para fazermos um bolo simples necessrio respeitar uma receita padro:

3 xcaras de farinha de trigo4 ovos1 copo de leite

evidente que aqui no levaremos em conta o recheio. Este fi ca a critrio do fregus.

Podemos identi fi car que a receita nos traz os ingredientes e suas quanti dades.No Clculo Estequiomtrico, temos a mesma situao. Para resolv-lo

precisamos de uma receita (reao) que traga os ingredientes (reagentes e/ou produtos) e suas quanti dades (coefi cientes estequiomtricos da reao).

Exemplo:

1C + 2H2 + 1/2O

2 1CH3OH

CALCULOS ESTEQUIOMTRICOS

Mdulo II98

Devemos lembrar que as quanti dades em uma reao no podem ser dadas em xcaras, copos e etc., mas em quanti dade de matria (mols). Assim a reao em exemplo estabelece uma proporo:

Para cada mol de carbono so necessrios 2 mols de gs hidrognio e meio mol de gs oxignio. Se pusermos para reagir 2 mols de carbono, ser necessrio dobrar a receita

O consumo de combust vel do tamanho, da potencia e da velocidade do veiculo.

Quando um bolo preparado, os ingredientes so misturados em quanti da-des muito bem defi nidas.

Antes de efetuar um clculo estequiomtrico im-portante saber cacular a massa atmica das substncias.

Clculo da massa molecular (MM)

Sua unidade em gramas (g). Procura-se o valor da massa atmica do elemento

qumico na tabela perodica. Ex.

He = 4,00gNe = 20,18g

Se na substncia ti ver mais de um elemento ou do mesmo elemento, calcula-se somando as massas atmicas destes elementos. Se ti ver do mesmo, multi plica-se.

Ex.H2O = 16 + 2. (1) = 18gC12H22O11 = 11. (16) + 22. (1) + 12. (12) = 342gCa(NO3)2 = 2.3.(16) + 2. (14) + 40 = 164g

.Clculo Estequiomtrico ou Estequiometria: o

clculo das quanti dades de reagentes e/ou produtos das reaes qumicas, feito com base nas Leis das Reaes e executado, em geral, com o auxlio das equaes qumicas correspondentes

Para resolver os clculos estequiomtricos deve-mos:

1 Efetuar o balanceamento da equao 2 Definir que substncia sero utilizadas (2 sbst)3 Descobrir que relao sero utilizadas (mol, massa)

molculas ou volume4 Montar a regra de trs

Os problemas de estequiometria podem ser resol-vidos relacionando-se as quanti dades das substncias das seguintes maneiras:

ESQUEMA PRTICO DE RESOLUO:

99

Tpico 2

1 Caso

Relao nmero

de mols com

nmeros de mols

01) Qual a quantidade de matria de cobre metlico que reage completamente com 3,2 mols de HNO3? Quan-tos mols de xido ntrico se formam?

3 Cu + 8 HNO3 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O

02) Qual o nmero de mols de cido sulfurico que se deve usar para neutralizar totalmente 0,25 mol de Amnia?

NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4

Tpico 3

2 Caso

Relao massa

com massa

03) Calcule a massa, em gramas, de sulfato de sdio que se deve obter quando 120 gramas de hidrxido de sdio reagem totalmente com cido sulfrico? Dados: Na=23; S=32; O=16, H=1

Equao qumica no-balanceada:

___NaOH + ____H2SO4 ____Na2SO4 + H2O

Tpico 4

3 Caso

Relao Volume

com Volume

04) Quantos litros de gs hidrognio reagem completa-mente com 5,0litros de gs nitrognio? Admitir todos os gases nas condies normais de temperatura e presso (CNTP). Volume molar de um gs (CNTP = 22,4 L/mol)

N2 + H2 NH3

Tpico 5

4 Caso

Relao nmero

de mols com

massa

05) Qual a quantidade de matria de gs oxignio neces-sria para a combusto completa de 115 gramas de etanol?

Dados: C =12; H =1; O =16

C2H5OH + O2 CO2 + H2O

Tpico 6

6 Caso

Relao massa

com volume

06) Calcule, em litros, o volume de amnia nas CNTP, que

se deve usar para neutralizar totalmente 0,25 mol de cido sulfrico? Volume molar de um gs (CNTP = 22,4 L/mol)

NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4

Tpico 7

7 Caso

Relao massa

com volume

07) Quantos gramas de bicarbonato de sdio por decom-posio trmica produzem 28 litros de gs carbnico nas CNTP?

NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O

08) (Fatec-SP) Uma das reaes que pode ocorrer entre Fe

2O3 e CO representada pela equao:

Fe2O3 + 3CO 2 Fe + 3CO2

A massa de CO consumida na obteno de 37 gra-mas de ferro ser, aproximadamente, igual a:

Mdulo II100

Tpico 8

Relao mol x n de molculas): Quantas molculas de gua so produzidas na reao

entre 2 mol de hidrognio e 1 mol de oxignio?

Comentrio: Lembre-se da Constante de Avogadro = 6 . 1023, que corresponde ao n de part culas em 1 mol.

Tpico 9

Relao massa x n de molculas): O gs cloro produzido industrialmente a parti r do

cloreto de sdio. Em laboratrio, contudo, quando ne-cessria pequena quanti dade desse gs, pode-se obt-lo por meio da reao entre dixido de mangans e cido clordrico, que pode ser assim equacionada:

MnO2(s) + 4 HCl(aq) MnCl2(aq) + 2 H2O(l) + Cl2(g)

Nessa reao, deseja-se uti lizar 29g de dixido de mangans.

a) Quantos mols de HCl so necessrios?

b) Quantas molculas de cloro sero produzidas?

Tpico 10

CASOS PARTICULARES:PUREZA (P) OU REAGENTES IMPUROS:

Quando a amostra de uma substncia no total-mente pura, devemos conhecer seu grau de pureza (teor de substncia pura na amostra) para calcularmos a quanti -dade de substncia que efeti vamente parti cipa da reao.

S a quanti dade pura deve parti cipar dos clculos.

S os reagentes apresentam impurezas.

Imagine a seguinte situao: vamos convidar para

um churrasco 25 parentes e amigos. Supondo que, em m-dia, cada pessoa coma 300g de carne limpa precisamos comprar 25 x 300g = 7500g (ou 7,5kg) de carne limpa. Se formos comprar carne com osso, devemos comprar mais de 7,5kg para que, reti rados os ossos, sobrem 300g de carne limpa para cada convidado.

Na Qumica acontece algo semelhante. comum o uso de reagentes impuros, principalmente em reaes industriais, ou porque so mais baratos ou porque j so

encontrados na natureza acompanhados de impurezas ( o que ocorre, por exemplo, com os minrios). Consi-deremos o caso do calcrio, que um mineral formado principalmente por CaCO3 (substncia principal) porm acompanhado de vrias outras substncias (impurezas), supondo o seguinte exemplo numrico:

Isto , quando a amostra de uma substncia no

totalmente pura devemos conhecer seu grau de pureza (teor de substncia pura na amostra) para calcularmos a quanti dade de substncia que efeti vamente parti cipa da reao.

Este clculo (PUREZA) muito uti lizado nos labora-trios qumicos, j que nenhuma substncia 100% pura. Sempre h alguma impureza. Por este moti vo, alguns pro-blemas j indicam a quanti dade de impureza ou o quanto a substncia pura.

Se uma amostra de 40g de NaCl 70% pura, quanto de NaCl h na amostra?

40g 100%

x (g) 70%

x = 28g de NaCl

Este o primeiro passo para os clculos estequio-mtricos que envolvem reaes qumicas com clculo de pureza.

Ex.1 Considere o processo abaixo:

CaO + H2O Ca(OH)2

A parti r de 40g de uma amostra de cal virgem (CaO), foram obti dos 37g de cal exti nta (Ca(OH)

2). Com base

nessas informaes, determine o grau de pureza da amostra em relao ao CaO.

Dados: Ca = 23, O = 16, H = 1.

Tpico 11

RENDIMENTO (R) OU EFICINCIA DE UM PROCESSO:

Devido a uma srie de fatores, como aparelhagem uti lizada, defi cincia do operador, impureza das substncias reagentes, etc., sabemos que ao efetuarmos uma reao qumica, os produtos so obti dos em quanti dades menores que as previstas teoricamente, ou seja, na prti ca, o rendi-mento de uma reao nunca ser 100%. Logo, o rendimento:

Est sempre relacionado com os produtos da reao. A quanti dade de produto obti do est abaixo do esperado

(R < 100%)

101

Nenhuma reao qumica tem 100% de aprovei-tamento. Geralmente a quanti dade de produto pode ser inferior ao valor esperado. Neste caso, o rendimento no foi total. Isto pode acontecer por vrias razes, como por exemplo, m qualidade dos aparelhos ou dos reagentes, falta de preparo do operador, etc.

O clculo de rendimento feito relacionando o valor esperado e o valor obti do de produto.

Numa determinada reao qumica deve-se obter 500g. Porm, a reao s teve 60% de rendimento. Qual o valor da massa obti da de produto?

100 % 500g60% x (g)

x = 300g

Ex.1 Quantos mols de etano devemos queimar em pre-sena de oxignio do ar atmosfrico para obter 209g de CO

2, sabendo que o rendimento da reao de 95%?

Dados: C = 12, O = 16, H = 1.

Ex.2 Quando 4,8 gramas de magnsio puro so atacados por cido fosfrico em excesso so obti dos 4 litros de gs hidrognio nas CNTP. Calcular o rendimento da reao.

Dados: Massa Molar do Mg = 24g/molVolume molar do H2 nas CNTP = 22,4L/mol

Tpico 12

REAGENTE EM EXCESSO:Por questes tcnicas, em algumas reaes qumi-

cas, costuma-se uti lizar um dos reagentes em quanti dade maior que a estequiometria da reao exige (reagente em excesso).

Nos problemas de estequiometria, envolvendo este assunto, so dadas as quanti dades de dois reagentes.

Para determinar o excesso de reagente, uti lizamos um mtodo bastante prti co:

1. Primeiro isolamos uma das duas quanti dades dos reagentes que foram fornecidas no problema.

2. Em seguida calculamos o valor isolado;3. Dependo do valor que ser encontrado, analisaremos

1 situaes:

Se o valor encontrado for < valor isolado reagente em excesso

Observao: O reagente que no estiver em excesso denomina-se fator limitante ou reagente limitante, pois a reao terminar quando esse reagente se esgotar.

Ex.1: Considere o seguinte processo:

4 NH3 + 5 O2 ? 4 NO + 6 H2O

Misturando 14 mol de NH3 e 15 mol de O2, qual ser a quanti dade de mols do reagente em excesso aps o trmino da reao?

Ex.2: Observe o processo abaixo:

H2 + Cl2 2 HCl

Misturando-se 5,0g de H2 com 11,2 L de gs cloro, nas

CNTP, de quanto ser o excesso de reagente?

Dados: H = 1

Ex.3: O bicarbonato de amnio, NH4HCO3, um sal usado como fermento nas fbricas de biscoito. Sua produo industrial envolve a reao, sob condies apropriadas, de amnia, gua e dixido de carbono, de acordo com a equao:

NH3(aq) + H2O(l) + CO2(aq) NH4HCO3(s)

Deseja-se produzir o sal a parti r de 55 g de am-nia, 110 g de dixido de carbono e de quanta gua for necessria.

a) Qual dos reagentes, amnia ou dixido de carbo-no, est em excesso?

b) Qual a massa de gua que ser consumida na reao?

c) Qual a massa de sal produzido?

Tpico 13

REAES CONSECUTIVAS: Somamos as reaes a m de obtermos a

equao global

Ex.1: (Fuvest-SP) Uma instalao petrolfera produz 12,8 kg de SO

2 por hora. A liberao desse gs poluente pode

ser evitada usando-se calcrio, o qual por decomposio fornece cal, que reage com o SO

2 formando CaSO3, de

acordo com as equaes:

CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)CaO(s) + SO

2(g) CaSO3(s)

Qual a massa mnima de calcrio (em kg), por dia, ne-cessria para eliminar todo o SO

2 formado? Suponha

100% de rendimento para as reaes. (Dados: massas molares em g/mol: CaCO3 = 100; SO2 = 64)

Ex.2: (UNI-RIO) A seqncia de reaes a seguir mostra a formao do cloreto de polivinila (PVC):

Mdulo II102

I CaO C X CO

II X H O Ca OH C H

III C H HC

C + +

+ +

+

3

2

2500

2 2 2 2

2 2

( )

Y

IV n Y CH CH n

C

(... ) ...)|

2

Supondo que a etapa de polimerizao ocorra com rendimento de 100% e as demais, com rendimento de 50%, a massa em gramas de PVC que se forma a parti r de 11,20 g de CaO de aproximadamente:

(Dados: MA: Ca = 40; O = 16; C = 12; Cl = 35,5; H = 1)

Questes de Vestibulares

1. (PSS II / 04) O processo Degussa produz cido sul-frico de alta pureza, segundo a reao SO

2 + H

2O

2

H2SO4. Parti ndo-se de 640g de SO2 e 340 gramas de

H2O

2, obtm-se 882 gramas de H

2SO4. O rendimento

obti do neste caso , aproximadamente,

a) 100% b) 90% c) 80% d) 70% e) 60%

2. (ENEM / 05) Na investi gao forense, uti liza-se lumi-nol, uma substncia que reage com o ferro presente na hemoglobina do sangue, produzindo luz que permite visualizar locais contaminados com pequenas quan-ti dades de sangue, mesmo em superf cies lavadas.

proposto que, na reao do luminol (I) em meio alcalino, na presena de perxido de hidrognio (II) e de um metal de transio (Mn+), forma-se o composto 3-amino ft alato (III) que sofre uma relaxao dando origem ao produto fi nal da reao (IV), com liberao de energia (h) e de gs nitrognio (N

2).

(Adaptado. Qumica Nova, 25, n 6, 2002. pp. 1003-1011.)

Dados: pesos moleculares: Luminol = 1773-amino ft alato = 164

Na analise de uma amostra biolgica para anlise foren-se, uti lizou-se 54 g de luminol e perxido de hidrognio em excesso, obtendo-se um rendimento fi nal de 70%. Sendo assim, a quanti dade do produto fi nal (IV) formada na reao foi de:

a) 123,9 b) 114,8 c) 86,0 d) 35,0 e) 16,2

3. (CEFET PA / 04) O Projeto Sossego, da Companhia Vale do Rio Doce (CVRD), desti nado a explorar a reserva de cobre no municpio de Cana dos Carajs, no Par, esti mada em 300 milhes de toneladas de cobre. O teor de cobre no minrio dessa regio de 1,02% e, segundo a CVRD, a produo diria ser de cerca de 41 mil toneladas. Um processo de produo de cobre a ustulao da calcopirita [CuS.FeS(s)], em presena do ar atmosfrico, cuja equao no balanceada est representada abaixo:

CuS.FeS(s) + O2 Cu(s) + FeO(s) + SO2(g)

A alternati va que apresenta a massa, em toneladas, de calcopirita, considerando o teor de cobre igual a 1%, necessria obteno de 32 toneladas de cobre, :

(dados: Cu = 64; Fe = 56; S = 32 )

a) 92 b) 920 c) 9.200 d) 92.000 e) 920.000

4. (PSS-2 / 05) Encerrando a visita ao supermercado, o professor chamou a ateno dos alunos para o fato de que muitas embalagens dos produtos podem ser recicladas, como por exemplo, as latas de cerveja, con-feccionadas com o metal alumnio. Uma forma de rea-proveitamento dessas latas a produo de alumen, K[Al(SO4)2].12H2O, um sal muito usado como agente coagulante no tratamento de guas. A reao global para a sua obteno :

2 Al(s) + 2 KOH(aq) + 4 H2SO4(aq) + 22 H2O(l) 2 K[Al(SO4)2] .12H2O(s) + 3 H2(g)

Considerando que uma lata de cerveja contm, pelo menos, 10 g de alumnio puro e que o rendimento global para a obteno do alumen de 80 %, o n-mero mnimo de latas necessrias para preparar 948 kg deste sal :

Massas Molares (g mol-1): H = 1 ; O = 16 ; K = 39 ; Al = 27 ; S = 32

a) 4.320b) 5.400c) 6.280d) 6.750e) 8.400

05) (Covest-2004)A ferrugem composta principalmente por Fe

2O3. Aps o balanceamento da equao abaixo,

a proporo de ferro e oxignio necessria para formar 2 mol de xido de ferro III ser:

Fe(s) + O2(g) Fe2O3(s)

a) 1 mol de Fe para 1 mol de O2.

b) 1 mol de Fe para 3 mol de O2.

c) 2 mol de Fe para 3 mol de O2.

d) 4 mol de Fe para 3 mol de O2.

e) 3 mol de Fe para 2 mol de O2.

06) (Fuvest-SP) A produo de carboidratos (frmula m-nima CH

2O) pelas plantas verdes obedece equao

geral da fotossntese:

CO2 + H2O CH2O + O2 Quantos litros de gs carbnico, medido nas CNTP,

sero necessrios para produzir 10g de carboidrato?

a) 0,33 d) 75b) 7,8 e) 7,5c) 22

07) (FGV-SP) Quantos mols de O2, so obti dos a parti r de

2,0 mols de pentxido de dinitrognio, de acordo com a equao:

N2O5 + K2O2 2 KNO3 + O2

103

a) 0,5. d) 1,0. b) 1,5. e) 4,0 c) 2,0.

08) (Cesgranrio) Uma soda custica (NaOH) comercial preparada a partir da reao entre carbonato de sdio e hidrxido de clcio.

Na2CO3 + Ca(OH)2 NaOH + CaCO3 Utilizando-se 159kg de carbonato de sdio e admi-

tindo-se que a reao completa, a massa de soda custica produzida : (dados: Na=23; O=16; Ca =40; H =1; C =12)

a) 106kg d) 240kg b) 120kg e) 320kgc) 160kg

09) (UFAL) Quantos mols de HCl so necessrios para neutralizar 0,25 mol de Ca(OH)

2 ?

a) 0,25 d) 1,0 b) 0,50 e) 1,2c) 0,75

10) (UFAL) - dada a equao qumica

HCl + F2 HF + Cl2 Quantos mols de cloro gasosos sero obtidos a partir

de 2 mols de F2?

a) 1 d) 2,5 b) 1,5 e) 4c) 2

11) (Fuvest-SP) Uma das maneiras de impedir que o SO2,

um dos responsveis pela chuva cida, seja liberado para a atmosfera trat-lo previamente com xido de magnsio, em presena de ar, como equacionado a seguir:

MgO(s) + SO2(g) + O2(g) MgSO4(s)

Quantas toneladas de xido de magnsio so consu-midas no tratamento de 9,6 . 103 toneladas de SO

2?

(massas molares: SO2 = 64 g/mol, MgO = 40 g/mol)

a) 1,5 .102 d) 2,5 .104b) 3,0 .102 e) 6,0 .103 c) 1,0 .103

12) (Unimep-SP) O cromo obtido por aluminotermia, usando o xido de cromo (III) (Cr

2O3), proveniente do

minrio cromita (FeO Cr2O3)

Cr2O3 + 2 Al 2 Cr + Al2O3 A massa de cromo obtida a partir de uma tonelada de

xido de cromo (III) ser aproximadamente igual a: (Da-dos: MA do Cr = 52, MA do O = 16, MA do Al = 27)

a) 684,21 kg d) 275,76 kg b) 485,34 kg e) 127,87 kg c) 177,63 kg

13) (Fuvest-SP) A produo de carboidratos (frmula m-nima CH

2O) pelas plantas verdes obedece equao

geral da fotossntese:

CO2 + H2O ? CH2O + O2 Quantos litros de gs carbnico, medido nas CNTP,

sero necessrios para produzir 10g de carboidrato?

a) 0,33 d) 75b) 7,8 e) 7,5c) 22

14) (FGV-SP) Quantos mols de O2, so obtidos a partir

de 2,0 mols de pentxido de dinitrognio, de acordo com a equao:

N2O5 + K2O2 2 KNO3 + O2

a) 0,5. d) 1,0. b) 1,5. e) 4,0 c) 2,0.

15) (Cesgranrio RJ) No processo de obteno do ferro a partir da hematita (Fe

2O3), considere a equao

qumica no balanceada:

Fe2O3 + C Fe + CO

Utilizando 5,0 t de minrio e admitindo um rendimen-to de 80% na reao. A quantidade de ferro produzida ser de:

a) 2,8kg d) 280kgb) 2800g e) 2688tonc) 2,8ton

16) (PUC MG) Em tubo, 16,8g de bicarbonato de sodio so decompostos, pela ao de calor, em carbonato de sdio slido, gs carbnico e gua vapor. O volume de gs carbnico, em litros, obtidos nas CNTP, supondo o rendimento da reao iguala 90%, igual a:

a) 2,02 d) 4,03b) 2,48 e) 8,96c) 4,48

17) (PUC-RS) O carbeto de silcio (SiC) possui uma estrutura idntica do diamante e, por isso, apresenta elevada dureza, sendo utilizado, por exemplo, na confeco de esmeril para afiar facas e no corte de vidros. Uma forma de obteno do carbeto de silcio d-se por meio da reao de aquecimento de coque com areia, conforme expressa a equao a seguir:

3C + SiC + SiO2 SiC + 2CO

A massa de carbeto de silcio, em kg, que se forma a partir da utilizao de 1 kg de carbono presente no coque , aproximadamente:

a) 0,33. d) 1,44.b) 0,78. e) 3,33.c) 1,11.

18) (PUC-MG) Fosgnio, COCl2, um gs venenoso.

Quando inalado, reage com a gua nos pulmes para produzir cido clordrico (HCl), que causa graves danos pulmonares, levando, finalmente, morte: por causa disso, j foi at usado como gs de guerra. A equao qumica dessa reao :

COCl2 + H2O CO2 + 2 HCl

Se uma pessoa inalar 198mg de fosgnio, a massa de cido clordrico, em gramas, que se forma nos pulmes, igual a:

a) 1,09 . 10-1. d) 3,65 . 10-2.b) 1,46 . 10-1. e) 7,30 . 10-2.c) 2,92 . 10-1.

19) (UNAMA) O fosgnio (COCl2) um gs extremamente venenoso que j foi usado como gs de guerra. Ele age

Mdulo II104

causando graves danos pulmonares, pois ao ser inala-do, reage com a gua existente nos pulmes, produ-zindo cido clordrico e esta substncia a causadora dos danos pulmonares, levando o indivduo morte. Esta reao que ocorre nos pulmes equacionada como est abaixo: Dados: H=1 ; C=12 ; O=16 ; Cl=35,5

COCl2 + H2O CO2 + 2HCl

Se for detectada a presena de 219g de cido clordrico nos pulmes de um indivduo, a massa de fosgnio por ele inalada foi de?

20) (UFSCar-SP) A trmite uma reao que ocorre entre alumnio metlico e diversos xidos metlicos. A rea-o do Al com xido de ferro (III), Fe

2O3, produz ferro

metlico e xido de alumnio, Al2O3. Essa reao

utilizada na soldagem de trilhos de ferrovias. A imensa quantidade de calor liberada pela reao produz ferro metlico fundido, utilizado na solda. Dadas as massas molares, em g/mol: Al = 27 e Fe = 56, a quantidade, em kg, de ferro metlico produzido a partir da reao com 5,4 kg de alumnio metlico e excesso de xido de ferro (III) :

a) 2,8. d) 16,8.b) 5,6. e) 20,4.c) 11,2.

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Anotaes

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105

No nosso dia-a-dia, se formos observar as misturas em geral, veremos uma infi nidade de ti pos diferentes de mistura, em que cada uma tem a sua prpria caractersti ca.

A gasolina uma misturas de vrias substn-cias, sendo seu principal consti tuinte o 2,2,4-trime-ti l-pentano (isoctano)

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Solues

Mdulo II106

CONCEITOS BSICOS:

Alguns conceitos importantes:As solues so consideradas um ti po de disperso!

DISPERSO:

Quando fazemos uma mistura, fazemos uma disperso. O disperso dissolvido no dispersante ou dispergente.

A espcie qumica em maior quanti dade o dispersante. Aquela em menor quanti dade o disperso.

CLASSIFICAO DAS DISPERSES:

feita de acordo com o tamanho mdio das part culas dispersas. A unidade da medida o nanmetro (SI), que vale 10-9 m.

Considerando 1 nm (nanmetro) o limite de viso de um ultramicroscpio e 100 nm o limite de viso de um microscpio comum, temos o seguinte quadro:

CONCEITO DE SOLUO:

toda mistura homognea de duas ou mais substncias.

COMPONENTES DE UMA SOLUO:

htt p://dicadeouro.com O componente que se encontra em maior quanti dade

numa soluo chamado de Solvente (dispersante) e o com-ponente que se encontra em menor quanti dade chamado de Soluto (disperso).

NOTA: Em uma soluo, o solvente e o soluto sempre formam um sistema monofsico.

CLASSIFICAO DAS SOLUES:

A) QUANTO AO ESTADO FSICO :

As solues podem ser encontradas em qualquer fase de agregao: slida, lquida ou gasosa. A fase de agregao de uma soluo determinada pela fase de agregao do solvente.

Exemplos:

Tpico 1

107

SOLUES FORMADAS POR GS E LQUIDO:

Em nosso coti diano, encontramos solues contendo gases dissolvidos em lquidos, como, por exemplo, gua mineral com gs, refrigerantes, cervejas etc.

A solubilidade dos gases em lquidos depende de 3 fa-tores: a presso exercida sobre o gs, a temperatura do lquido e a reati vidade do gs.

In uncia da Presso:Esse efeito estabelecido pela Lei de Henry.

Lei de Henry: Proposta em 1801 pelo qumico britni-co William Henry, a lei de Henry defende que a solubilidade de um gs em um lquido a determinada temperatura diretamente proporcional presso parcial que o gs exerce sobre o lquido. Essa lei pode ser expressa pela frmula P = K.X , em que P representa a presso do gs sob a soluo, K a constante de proporcionalidade, caractersti ca da Lei de Henry de um gs especfi co (cada gs tem sua prpria constante de Henry, que varia com a temperatura), e X representa a solubilidade do gs.

A solubilidade de um gs em um lquido depende da presso do gs, ou seja, quanto maior a presso exercida pelo gs, maior o nmero de choques e maior o a penetrao do gs no lquido. A temperatura do lquido tambm in uencia, assim, quanto maior o grau de agitao das part culas do lquido, menor a capacidade desse lquido dissolver o gs. Outro fator importante em termos de solubidade de gases em lquidos a agitao da superf cie do lquido, que, quanto mais agitada, maior a possibilidade de trocas gasosas.

A mudana do estado de equilbrio entre gases dis-solvidos e no dissolvidos provoca o aumento da presso e da solubilidade do gs. Dessa forma, a uma determinada presso, tem-se um equilbrio quando nmeros iguais de molculas de gases entram e saem da soluo. Se a presso aumenta, mais part culas tendem a entrar do que sair da soluo, fazendo com que a solubilidade do gs aumente at que o equilbrio seja ati ngindo novamente. Observe a fi gura:

htt p://www.infoescola.com

Quando abrimos uma garrafa ou lata de refrigerante ou de gua mineral gasei cada, o gs carbnico, que foi introduzido a uma presso maior que a atmosfrica, tende a escapar para o meio ambiente, formando bolhas.INFLUNCIA DA TEMPERATURA:

A solubilidade de um gs em um lquido inversamente proporcional temperatura.

pat.feldman.com.br

INFLUNCIA DA REATIVIDADE:Os gases que reagem com o lquido apresentam solubi-

lidade maior do que aqueles que no reagem.

B) QUANTO CONDUTIVIDADE ELTRICA:

- eletrolti cas ou inicas- no-eletrolti cas ou moleculares

C) QUANTO PROPORO SOLUTO/SOLVENTE :

a) Solues Diludas < soluto , > solventeb) Solues Concentradas > soluto , < solvente

D) QUANTO AO COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE:

Mdulo II108

COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE (Cs ou Ks)- a quanti dade mxima de soluto de uma substncia que podemos dissolver numa quanti dade padro de solvente a uma dada temperatura.

Ex: Cs (NaCl) =37,5g /100 g H2O a O0C

NOTA: O Coefi ciente de Solubilidade tambm chamado de

Ponto de saturao e normalmente expressa em gramas.

a) SOLUES INSATURADAS: quando a quanti dade de soluto menor que o coefi ciente de solubilidade.

Se o mximo de NaCl a ser dissolvido em 100g de gua a O0C 37,5g , ser insaturada a soluo que receber menos que 37,5g de NaCl.

Podemos ter duas situaes:

Soluo insaturada diluda: bem menos soluto que o coefi ciente de solubilidade.

Soluo insaturada concentrada: quanti dade de soluto quase igual ao coefi ciente de solubilidade.

b) SOLUES SATURADAS: Existem dois ti pos de solues satu-

radas: aquela que possui o limite mximo, correto de soluto, e aquela que apresenta excesso.

Ex: Consideremos ainda o coefi ciente de solubilidade do NaCl a O0C 37,5g /100 g de H

2O.

c) SOLUES SUPERSATURADAS: aquela que possui uma quan-

ti dade de soluto acima do coefi ciente de solubilidade, sem corpo de fundo. conseguida resfriando-se, em repouso absoluto, uma soluo saturada em temperatura mais alta. uma soluo instvel. Qualquer mnima agitao pode transform-la em saturada com corpo de fundo.

Exemplo:

E) CURVAS DE SOLUBILIDADE:

So uti lizadas para representar a variao do Cs de uma substncia em funo da temperatura, sendo esta representa-o avaliada grafi camente.

As curvas de solubilidade so muito importantes, pois caracterizam cada substncia pura.

Ex.: A curva de solubilidade do nitrato de potssio (KNO3), mostrada a seguir, foi construda de acordo com os dados da tabela, obti dos experimentalmente.

a regio I corresponde s solues insaturadas, ou seja, qualquer ponto dessa regio indica que a massa de KNO3 dissolvido menor que o coefi ciente de solubilidade;

a regio II corresponde s solues supersaturadas, ou seja, qualquer ponto dessa regio indica que a massa de KNO3 dissolvido maior que o coefi ciente de solubilidade;

a curva de solubilidade a fronteira entre as regies I e II e qualquer ponto dessa curva indica que a massa de KNO3 dissolvido igual ao coefi ciente de solubilidade, indicando que a soluo est saturada.

Obs: Duas substncias puras diferentes podem ter a mesma solubilidade em um mesmo solvente, numa dada tempe-ratura, mas jamais tero a mesma curva de solubilidade.

Tpico 2

CONCENTRAO DAS SOLUES:

qualquer maneira de indicar a proporo entre as quanti dades de soluto e de soluo (ou de solvente).

De acordo com resoluo da IUPAC, a quanti dade de ma-

tria deve ser expressa obrigatoriamente em mols. Na expresso de concentrao acima, as quanti dades de soluto, solvente e soluo podem estar expressas no s em mols como tambm em massa e em volume, por isso escrevemos quanti dades.

CONVENO DE NOTAO:

Como, ao se preparar uma soluo, deve-se primeiro colocar o soluto em um recipiente e s depois acrescentar o solvente, adota-se a seguinte conveno: Tudo o que se referir a soluto ter ndice 1. Tudo o que se referir a solvente ter ndice 2. Tudo o que se referir a soluo propriamente dita no ter ndice.

109

CONCENTRAO COMUM (C):

Obs.: A concentrao indica quantos gramas de soluto existem

em cada litro de soluo.Assim, se a concentrao comum de uma soluo de

300g/L, isso signifi ca que cada litro da soluo contm 300g de soluto.

Se o volume variar, a massa do soluto tambm varia, fazendo com que a concentrao permanea a mesma.

Exemplo:

APLICAES

1) So dissolvidos 8g de sacarose em gua sufi ciente para 500 cm3 de soluo. Qual a concentrao em g/L dessa soluo?

2) O ar livre de poluio pode conter oznio na concentrao mxima de 80 g por metro cbico. Imagine uma sala com dimenses de 5m x 4m x 3m, contendo 7,2 mg de oznio no ar. O ar da sala est poludo:

3) Determine a massa de NaOH dissolvido em gua sufi ciente para 600 cm3 de soluo, cuja concentrao comum de 700 g/L.

MOLARIDADE OU CONCENTRAO MOLAR OU CONCENTRA-O EM QUANTIDADE DE MATRIA ( M ):

Obs1: A molaridade indica quantos mols do soluto existem em cada litro de soluo.

Obs2: Quando uma soluo tem, por exemplo, molaridade = 5 mol/L, dizemos que a soluo 5 molar, e, quando a molaridade = 1 mol/L, dizemos simplesmente que a soluo molar.

Aplicaes

1) Qual a concentrao molar de uma soluo que, num volume de 600 cm3, contm 0,15 mol de molculas do soluto ?

2) So dissolvidos 19,6g de H2SO4 em gua sufi ciente para 800

cm3 de soluo. Qual a molaridade dessa soluo ?.

3) 200 mL de uma soluo contm 5,3g de carbonato de sdio (Na

2CO3). Calcule a concentrao molar dessa soluo em

relao ao sal e aos seus ons.

Conhecendo-se a concentrao molar de uma soluo aquosa de um soluto que sofre ionizao ou dissociao inica, pode-se calcular as concentraes molares dos ons presentes na referida soluo atravs da expresso abaixo:

onde:

= grau de ionizao ou dissociao do eletrlito cido, base ou sal em gua.

M = concentrao molar do eletrlito na soluo aquosa.X = coefi ciente do cti on ou do nion na equao de ionizao

ou de dissociao eletrolti ca. A concentrao do on expressa em molar ou mols/L

ou on-g/L.

4) A 22,2g de cloreto de clcio, acrescenta-se gua at obter 400 mL de soluo, admiti ndo que o sal encontra-se 80% dissociado; calcule:

a) A molaridade do CaCl2 em soluo.

b) A molaridade dos ons Ca2+ e Cl-.

5) Admiti ndo que a concentrao molar de ons clcio no mar, em Marud, seja igual a 0,01 mol/L, cada litro de gua do mar ir conter uma massa de clcio igual a:

a) 0,1 g. b) 0,5 g. c) 0,4 g.d) 0,3 g. e) 0,2 g.

Mdulo II110

RELAO ENTRE A CONCENTRAO E A MOLARIDADE:

Ou seja, a concentrao de uma soluo igual sua

molaridade multi plicado pelo mol do soluto.

RELAO ENTRE A CONCENTRAO COMUM, A DENSIDADE E A PORCENTAGEM:

Exerccio de Aprendizagem

1) Temos 400 mL de uma soluo 0,15M de NaOH. Determine a massa de NaOH nessa soluo e a concentrao em g/L.

2)-(UFCE) Qual a molaridade de uma soluo aquosa de etanol (C2H6O) de concentrao igual a 4,6 g/L?

a) 4,6. b) 1,0. c) 0,50. d) 0,20. e) 0,10.

3)-(PSS 2 / 07) A gasolina vendida nos postos do Brasil j con-tm um combust vel renovvel, o etanol anidro (C2H5OH). O teor de lcool na gasolina aumentou recentemente de 20% para 23% do volume total. Considerando que o etanol anidro adicionado gasolina est isento de gua, a dife-rena nas concentraes, em quanti dade de matria por volume (mols/litro), devido a este aumento no percentual de lcool anidro,

(A) 4,0(B) 3,5(C) 1,0(D) 0,5(E) 0,05

Dados:Densidade do etanol anidro (g/mL): 0,8Massas molares (g/mol): H = 1; C = 12; O = 16

TTULO ( T ) :

Obs.: Ambas as massas so medidas na mes-ma unidade.

Podemos conhecer a Porcentagem em massa do soluto na soluo fazendo:

ou

Assim, se o t tulo de uma soluo 0,2, isso signifi ca que %P1 = 100 x 0, 2 = 20%, ou seja, a soluo apresenta 20% em massa de soluto e, evidentemente, 80% em massa de solvente.

O fato de uma soluo apresentar uma concentrao de 20% em massa de soluto, signifi ca que:

O soro fisiol-gico pode salvar a vida de um paciente que perdeu gran-de quantidade de sangue ou que est desidratado.

Htt p://Quimica-Na-Web.Planetaclix.Pt

Aplicaes

1) Uma soluo preparada dissolvendo 50g de acar em 0,45 Kg de gua. Qual o t tulo dessa soluo?

4) Determine a porcentagem, em massa, do soluto em uma soluo que contm 75g de nitrato de prata (AgNO3) dis-solvidos em 0,425 Kg de gua.

5) Uma soluo apresenta 3% em massa de sulfato de cobre. Qual a massa de sulfato de cobre necessria para preparar 250g dessa soluo?

A) TTULO EM VOLUME: quando as solues so do ti po lquido-lquido e gs-gs.

Podemos conhecer a Porcentagem em massa do soluto na soluo fazendo:

111

ou

Ex: o lcool comercial vendido em mercados e farmcias

96% em volume. Ento:

Ou seja, para cada 100 mL de soluo, temos 96 mL de lcool.

1) O lcool uti lizado como combust vel possui concentrao em volume de aproximadamente 94 %. Calcule o volume em mL de gua existente em 10 L desse lcool.

R- V = ?

2) Em 100 mL de uma soluo aquosa do lcool etanol h 43 mL dessa substncia. Calcule a concentrao percentual em volume dessa soluo.

R- %Pv=?

3) (PSS 2 / 05) Na seo de produtos de limpeza, o professor comentou que a gua sanitria um agente desinfetante, podendo ser usada, por exemplo, para desinfetar a gua de uma piscina domsti ca. Um de seus alunos fi cou interessa-do nessa uti lizao e perguntou quanto de gua sanitria deveria adicionar sua piscina, de 3.000 L, para mant-la livre de contaminaes.

O professor respondeu que o prprio aluno poderia fazer o clculo. Para tanto, bastaria observar o teor de hipoclorito de sdio, conti do no rtulo de uma garrafa de gua sanitria (ver abaixo), e considerar que o teor de hipoclorito de sdio na piscina deve fi car em 4 ppm para garanti r uma boa ao de desinfeco. O volume de gua sanitria, em mL, que deve ser adicionado gua da piscina desse aluno :

Rtulo da gua Sanitria AQUALUX

Composio: componente ati vo: hipoclorito de sdio 2,4% m/v, estabilizante: hidrxido de sdio e veculo: gua potvel.

(A) 240(B) 500(C) 800(D) 1.200(E) 2.000

B) TTULO EM PARTE POR MILHO (PPM): No caso de solues muito diludas, comum expressar

o t tulo em partes por milho, sendo a base de clculo 106 (um milho) A relao soluto-soluo pode aparecer tanto em massa quanto em volume.

Ex1.: Atualmente, a concentrao de CO

2 , na atmosfera de

cerca de 360 ppm. Isso signifi ca que, para cada 1 milho de

partes, em volume, de ar, 360 partes so de CO2 .

Ex2.: A quanti dade de iodeto (I-) existente no sal de cozinha. Existe uma lei que obriga os produtores de sal de cozinha a acrescentar iodeto ao sal na quanti dade esti pulada de 0,01 ppm de I-. Esse valor deve ser assim interpretado: h 0,01mg de I- para 1.000.000 mg (que correspondem a 1 Kg) de sal.

Aplicaes

1) O lcool uti lizado como combust vel possui concentrao em volume de aproximadamente 94 %. Calcule o volume em mL de gua existente em 10 L desse lcool.

R- V = ?

Tpico 3

DILUIO DE UMA SOLUO:

Diluir uma soluo acrescentar-lhe solvente.

htt p://www. bracirurgica.com.br

Como a quanti dade inicial de soluto (m1 e n1 ) = a quan-ti dade fi nal de soluto (m2 e n2 ) , podemos ter as seguintes relaes entre a soluo inicial e a fi nal:

Aplicaes

Mdulo II112

Concluso: O volume e a concentrao de uma soluo so inversamente proporcionais.

Aplicaes

1) 300 mL de gua so adicionados a 200 mL de soluo aquosa de NaCl de concentrao igual a 50g/L. Qual concentrao em g/L da soluo aps a diluio?

2) 100 mL de soluo de glicose de 0,5 mol/L, so adiciona-dos a 300 mL de soluo de glicose de 0,2 mol/L. Calcule a concentrao em mol/L da soluo obti da.

01) (PUC) A secreo mdia de lgrimas de um ser humano de 1 mL por dia. Admiti ndo que as lgrimas possuam sais com concentrao de 6 g/L, indique a massa de sais perdida em um dia.a) 0,6000 mg. d) 0,0060 g.b) 0,0600 mg. e) 0,0600 g.c) 0,6000 g.

02) (FUVEST) A concentrao de sais na gua do mar, em mdia, igual a 35 g/L. Em uma salina, um tanque com dimenses de 10 m x 5 m x 1 m foi completamente preenchido com gua do mar. Aps a evaporao, a massa de sal que restou no tanque foi de:a) 1750,0 g. d) 1750,0 Kg.b) 700,00 Kg. e) 350,00 Kg.c) 17,500 Kg.

03) (FUVEST) A sacarina um adoante arti fi cial que possui um sabor centenas de vezes mais intenso que o acar comum. No rtulo de uma garrafa de refrigerante light a concentrao de sacarina deste refrigerante igual a: (Dados: volume = 1,5 L e sacarina = 116 mg).

a) 0,0050 g/L. d) 1,0000 g/L.b) 0,0800 g/L. e) 1,5000 g/L.c) 0,5000 g/L.

04) (FUVEST) Sabendo que uma colher de ch contm cerca de 5 g de acar comum, quantas colheres cheias devemos adicionar a um copo de laranjada com 200 mL de volume para que a concentrao de acar comum seja de 50 g/L?

a) 1 colher. d) 4 colheres.b) 2 colheres. e) 5 colheres.c) 3 colheres.

05) (UFGO) A quanti dade diria de clcio, recomendada para um adulto, de um grama. Um indivduo, pela manh, ingere um copo de iogurte integral de 200 g e, no almoo, 250 mL de leite, preparado a parti r de leite em p. Qual a quanti dade de leite integral que dever ser consumida noite, para o indivduo alcanar a dose diria de clcio? (Dados: 400 g de leite em p produzem 4,0 L de leite; teores mdios de clcio: 145 mg/100 g de iogurte integral; 120 mg/100 g de leite integral; 100 mg/100 g de leite em p).

a) 570 g. d) 420g b) 350 g. e) 210 gc) 120 g.

06) (FUVEST) Uma das maneiras usuais de se expressar a con-centrao do soluto numa soluo atravs da relao abaixo, sendo n, o nmero de mols do soluto e V, o volume da soluo. A relao proposta :

a) n/V. c) Vn. e) V n.b) V/n. d) V + n.

07) (FATEC) Qual a molaridade de uma soluo que contm 160 g de cido sulfrico em 620 cm3 de soluo?

a) 1,6 mol/L. d) 4,5 mol/L.b) 2,6 mol/L. e) 5,5 mol/L.c) 3,6 mol/L.

08) (UNB) Qual o volume fi nal de uma soluo 0,05 mol/litro de sulfato de alumnio que contm 3,42 g deste sal?

a) 100 mL. d) 250 mL.b) 150 mL. e) 300 mL.c) 200 mL.

09) (CESCEA) Calcule a concentrao mol/litro de uma soluo aquosa que contm 19,6 g de cido sulfrico por litro de soluo.

a) 0,5 mol/L. d) 0,2 mol/L.b) 0,4 mol/L. e) 0,1 mol/L.c) 0,3 mol/L.

10) (ITAJUB) Calcule a molaridade de uma soluo preparada por adio de 7,1 g de Na

2SO4 em 100 mL de soluo.

a) 0,1 mol/L. d) 0,4 mol/L.b) 0,2 mol/L. e) 0,5 mol/L.c) 0,3 mol/L.

113

11) (PUC) Com 15 g de iodeto de sdio, qual o volume de soluo 0,2 molar que podemos obter, em mL?

a) 100. c) 250. e) 1000.b) 200. d) 500.

12) (UFCE) Os legumes tambm devem ser colocados de mo-lho com a casca, durante 30 min numa soluo de 1 L de gua com uma colher de sopa de gua sanitria. O texto refere-se a recomendaes que o jornal Folha de S. Paulo faz para se evitar contaminao pelo bacilo da clera. Se uma colher de sopa tem capacidade para 10 mL e a gua sanitria usada contm 37,25 g de hipoclorito de sdio, NaOCl, por litro de produto, a soluo para lavar os legumes tem molaridade aproximadamente igual a:

a) 0,005. d) 0,372.b) 0,050. e) 0,745.c) 3,725.

13) (UFMG) Uma cozinheira bem informada sabe que a gua contendo sal de cozinha dissolvido ferve a uma temperatura mais elevada que a gua pura e que isso pode ser vanta-joso em certas preparaes. Essa cozinheira coloca 117 g de NaCl em uma panela grande. Assinale a alternati va que indica corretamente o volume necessrio de gua para a cozinheira preparar uma soluo 0,25 mol/L de NaCl.

a) 0,125 L. d) 468,0 L.b) 29,30 L. e) 8,000 L.c) 2,000 L.

14) (FUVEST) A concentrao de ons uoreto em gua de uso domsti co de 5,0 x 105 mol/L. Se uma pessoa tomar 3,0 L dessa gua por dia, ao fi m de um dia a massa de u-oreto, em miligramas, que essa pessoa ingeriu ser igual a:

a) 0,95. d) 15,0.b) 5,70. e) 2,85.c) 1,35.

15) (UFMG) Solues so preparadas dissolvendo-se, separadamente, 100 mg de LiCl, NaCl, NaHCO3, Na2CO3 e K

2CO3 em 0,10 L de gua. A soluo que ter a maior

concentrao (mol/L) ser a de:

a) LiCl. c) NaCl. e) NaHCO3.b) Na

2CO3. d) K2CO3.

16) (UFRN) A concentrao molar da glicose (C6H

12O

6) numa

soluo aquosa que contm 9 g de soluto em 500 mL de soluo igual a:

a) 0,01. c) 0,18. e) 1,80. b) 0,10. d) 1,00.

17).(CESGRANRIO) A concentrao de cloreto de sdio na gua do mar , em mdia, de 2,95 g/L. Assim sendo, a concentra-o molar desse sal na gua do mar de aproximadamente:

a)0,050.b)5000.c)0,295.d)5,850.e)2,950.

18) (UFCE) Qual a molaridade de uma soluo aquosa de etanol, C

2H

6O, cuja concentrao de 4,6 g/L?

a)4,60b)0,20.c)1,00.d)0,10.e)0,50.

19) (OSEC) A solubilidade do K2Cr

2O

7, a 20C, 12 g/100 g de

gua e, a 60C, 43 g/100 g de gua. Sabendo que uma soluo foi preparada dissolvendo-se 20 g do sal em 100 g de gua a 60C e que depois ela foi resfriada a 20C, podemos concluir que:

a) Todo sal conti nuou na soluo.b) Todo sal passou a formar um corpo de cho.c) 8 g do sal foi depositado no fundo do recipiente.d) 12 g do sal foi depositado no fundo do recipiente.e) 31 g do sal passou a formar um corpo de cho.

20) (UFMG) Adicionando-se soluto a um solvente, chega-se a um ponto em que o solvente no mais consegue dissolver o soluto. Neste ponto a soluo torna-se:

a) Diluda.b) Concentrada.c) Fraca.d) Supersaturada.e) Saturada.

01) (FUVEST) Quatro tubos contm 20 mL de gua cada um a 20C. Coloca-se nesses tubos dicromato de potssio (K

2Cr

2O

7) nas seguintes quanti dades:

A solubilidade do sal a 20C, igual a 12,5 g por 100 mL de gua. Aps agitao, em quais dos tubos coexistem, nessa temperatura, soluo saturada e fase slida?

a) em nenhum.b) apenas em D.c) apenas em C e D.d) apenas em B, C e D.e) em todos.

02 - U. Catlica-DF Uma soluo uma mistura homognea consti tuda por soluto e solvente.

A concentrao da soluo pode ser expressa por vrias unidades como: mol/L, g/L, % (porcentagem) de soluto na solu-o e etc. Baseado no texto e no problema a seguir julgue cada afi rmati va, conforme Verdadeira (V) ou Falsa (F).

Se em um recipiente de capacidade de 2 litros foram colocados 20 g de NaOH puro e gua su ciente para 1 (um) litro de soluo podemos concluir que:

( ) Se aquecermos a soluo acima at eliminarmos 500 mL de gua a concentrao da soluo aumenta.

( ) Se reti rarmos uma alquota (poro) de 200 mL da soluo inicial, a concentrao da soluo da alquota fi ca reduzida a 1/5 da soluo inicial.

( ) Se dobrarmos o volume da soluo inicial com gua, alteramos o nmero de mols do soluto.

( ) Em 100 mL da soluo inicial encontramos 2 g de NaOH.

( ) A soluo inicial possui uma concentrao de 10 gra-mas por litro.

Desafio

Mdulo II114

Anotaes____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

115

A energia vital para o ser humano. Assim, reti ramos energia dos alimentos para nossa nutrio. Os alimentos fornecem para o nosso organismo substncias que funcionam como verdadeiros combust veis do nosso corpo. No processo de metabolismo, essas substncias queimam e a energia resultante dessa combusto uti lizada no funcionamento do nosso organismo, na manuteno da temperatura corporal e em nosso movimento. Em mdia, um adulto necessita de 2500 a 3000 kcal/dia para sua alimentao, o que equivale a uma lmpada de 100 W acesa 24 h/dia. Quando nos alimentamos em excesso, h uma grande tendncia de engordarmos, fi cando, assim, o excesso armazenado no organismo na forma de gor-dura; caso nossa alimentao seja insufi ciente ou ina-dequada, haver tendncia de ema-grecermos, pois o nosso organismo aproveita a gor-dura armazenada, queimando-a para a manuteno de nossas atividades biolgicas.

Os valores de energia dos ali-mentos, em mdia so calculados em funo da energia por grama de cada parti cipante:

ENERGIA

Termoqumica

Tpico 1

Mdulo II116

Para a manuteno de uma vida saudvel, devemos insisti r em dois pontos bsicos: uma alimentao sadia, variada e consumida em quanti dades adequadas; a prti ca de exerccios f sicos adequados para manter uma proporo coerente entre a massa muscular e a massa de gordura.

Os meios de comunicao, os meios de transportes, as casas, as escolas, os escritrios, as indstrias, o rdio, a televiso, o computador etc. consomem elevada quanti dade de energia, sendo por isso, uma das grandes preocupaes da nossa sociedade. Para evitar a possibilidade de uma falta de energia, devido a esse elevado consumo, trs caminhos devem ser seguidos: a construo de usinas, pesquisa de outras fontes de energia alternati va que poder ser aproveitada (energia solar e energia elica dos ventos) e a economia de energia atravs de racionamento, como o horrio de vero.

As principais fontes de energia so: o carvo mineral, o petrleo e o gs natural, que so fontes de energia no re-novveis e poluidoras.

As principais fontes alternati vas de energia so: ener-gia nuclear (no renovvel e poluidora), xisto betuminoso (no renovvel e poluidora), biomassa (renovvel), energia solar (renovvel), energia elica (renovvel), energia geotrmica (renovvel), energia dos oceanos (renovvel).

H, entretanto, pesquisas sendo realizadas com o hidrognio, que considerado o combust vel do futuro e a sua equao de combusto so:

O uso do hidrognio como combust vel tem duas vanta-gens: o produto formado gua no poluente e a energia liberada na combusto muito grande, tal que, seu poder calorfi co igual a 142.000 kJ/Kg.

Porm, h dois grandes problemas a serem resolvidos na uti lizao do hidrognio como combust vel: sua produo e sua armazenagem.

PRODUO: a parti r dos combust veis fsseis carvo mine-ral, petrleo e gs natural que so fontes de energia no renovvel e poluidora. Uma alternati va seria produzir o hidrognio pela eletrlise da gua, porm, o processo exige o consumo de muita energia, tornando-o anti econmico. Os cienti stas esto pesquisando as possibilidades de usar a energia solar para realizar essa eletrlise, barateando o processo.

ARMAZENAGEM: Como o hidrognio tem baixa densidade, sua armazenagem requer ou recipientes muito grandes ou, aps sua compresso, recipientes metlicos resistentes, de paredes grossas e, portanto, muito pesado. Outra opo se-ria liquefazer o hidrognio, porm o processo muito dif cil e caro, haja vista que sua liquefao ocorre a 253C abaixo de zero (-253C). Uma vez liquefeito, deve ser armazenado em recipientes altamente resistentes e com isolamento trmico perfeito para evitar a sua detonao prematura.

No futuro um outro caminho a ser seguido para pro-duo de energia alternati va representado pela fuso a frio do deutrio e trti o que poder vir a ser uma fonte de energia mais

limpa (com menor radioati vidade) e prati camente inesgotvel.

Os elementos que ingerimos so decompostos em nosso organismo por molculas complexas, denominadas enzimas. Esse processo, chamado metabolismo, ocorre em vrias eta-pas e libera a energia de que necessitamos para crescer e nos mantermos vivos. Isso ocorre devido ao poder calrico dos alimentos.

Uma alimentao saudvel deve conter protenas, carboidratos, lipdeos, vitaminas, sais minerais, fi bras vegetais, etc.

Numa dieta balanceada, a quanti dade de energia con-ti da nos alimentos ingeridos deve ser igual necessria para a manuteno do nosso organismo e para manter os nossos processos vitais em geral.

Se ingerirmos uma quanti dade de alimento superior necessria, o excesso ser transformado em tecido gorduroso (adiposo), provocando aumento de peso como podemos observar na foto abaixo:

Na foto acima, temos uma mulher saboreando um gigantesco sanduche. Isso mostra a falta de conhecimento acerca de uma dieta balanceada e fundamental para a vida.

A energia um assunto de grande importncia no apenas nos meios cient fi cos, mas tambm para a sociedade em geral. Os meios de transporte, o funcionamento de variados ti pos de dispositi vos, a manufatura de bens e muitas outras ati -vidades humanas dependem da existncia de fontes de energia e do conhecimento de como explor-las.

Uma das fontes energti cas mais importantes so os combust veis, substncias que, ao sofrerem combusto (quei-ma), liberam energia que pode ser aproveitada para diversas fi nalidades. Essa energia que liberada na forma de calor (energia em transferncia) pode ser converti da para outras formas de energia eltrica ou mecnica, por exemplo para ser aproveitada.

As reaes de combusto so exemplos de processos que liberam calor.

Este nosso estudo, meus caros alunos, tem como tema a energia que liberada ou absorvida, sob a forma de calor, a presso constante, em processos de interesse da Qumica, tais como as mudanas de fase (solidifi cao, fuso, vaporizao, condensao, etc.) e as reaes qumicas.

O ramo da Qumica que estuda esse tema denomi-nado termoqumica, e antes de fornecer a defi nio de termo-qumica para vocs, vamos ver alguns conceitos preliminares que so fundamentais para esse entendimento:

CONCEITOS IMPORTANTES: A seguir veremos alguns conceitos que vo nos ajudar

a entender melhor o calor absorvido ou liberado durante uma transformao:

117

a) Calor: a energia trmica em trnsito.

b) Sistema: o espao f sico-qumico que foi separado e isolado

para um determinado estudo.

c) Fronteira: barreira que divide o sistema e o meio ambiente, ou

seja, o estgio intermedirio entre o sistema e o meio.

d) Vizinhana ou Meio Ambiente: o lugar para onde o calor liberado ou o lugar de

onde o sistema absorve calor. Essa vizinhana a regio mais prxima da fronteira.

Esses conceitos podem ser verifi cados no esquema abaixo:

Agora que j sabemos alguns conceitos fundamentais para o estudo da termoqumica, vamos a sua defi nio:

DEFINIO: a cincia que estuda as quanti dades de calor liberadas

ou absorvidas durante uma transformao ou durante as mu-danas no estado f sico de uma substncia.

UNIDADES DE CALOR:Na qumica mais comum o uso da caloria (cal).Calorias (mais comum) cal, Kcal;Joule (Unidade do SI) J, KJ, etc.

ENTALPIA: Smbolo H Enthalpin signifi ca aquecer. Pode-se dizer

que entalpia a quanti dade de energia de cada substncia a presso constante. No podemos determinar a entalpia de cada substncia, mas podemos medir a variao de entalpia (H) de uma transformao.

VARIAO DE ENTALPIA (H):A variao de entalpia corresponde ao calor absorvido

ou liberado por um processo f sico ou qumico, realizado a presso constante.

Para qualquer transformao que ocorra a presso cons-

tante, o calor de reao ou variao de entalpia exatamente igual a diferena entre a entalpia fi nal (dos produtos) e a inicial (dos reagentes).

Dada, ento, a reao de combusto do metano, te-remos:

A parti r do momento que conhecermos as entalpias

das substncias CO2, H

2O, CH4 e O2, poderemos determinar a

variao de entalpia (H) da reao de combusto do metano.

TIPOS DE PROCESSOS TERMOQUMICOS:

PROCESSO ENDOTRMICO:So processos em que o calor absorvido do meio am-

biente, ou seja, a reao que ocorre com absoro de calor.

HgO(s) + 90,7 KJ Hg(l) + O2(g)

ou

HgO(s) Hg(l) + O2(g) - 90,7 KJ

ou

HgO(s) Hg(l) + O2(g) H = + 90,7 KJ

Este processo que acabamos de estudar, est ilustrado na fi gura abaixo:

Tpico 2

Mdulo II118

GRAFICO DO PROCESSO:

HgO(s) Hg(l) + O2(g) H = + 90,7 KJ

PROCESSO EXOTRMICO:So processos em que o calor liberado para o meio

ambiente, ou seja, a reao que ocorre com liberao de calor.

H2(g) + O2(g) H2O(l) + 285,5 KJ

ou

H2(g)

+ O2(g)

- 285,5 KJ H2O(l)

ou

H2(g)

+O2(g)

H2O(l) H = - 285,5 KJ

Este processo que acabamos de estudar, est ilustrado na fi gura abaixo:

GRAFICO DO PROCESSO:

H2(g)

+O2(g)

H2O(l) H = - 285,5 KJ

Outros Exemplos:

Quando o salitre (KNO3) se dissolve em gua, ocorre absoro de calor, o que faz com que a temperatura da gua diminua.

Quando a soda custica (NaOH) se dissolve em gua, ocorre liberao de calor, o que faz a tempe-ratura da gua aumentar.

UMA REAO EXOTRMICA:AUTODEFESA DO BESOURO-BOMBARDEIRO

Um mecanismo de defesa interessante uti lizado pelos besouros-bombardeiros, e consiste num aerossol qumico contra seus predadores. Eles possuem um par de glndulas que se abrem no extremo de seu abdmem. Cada glndula consta basicamente de 2 comparti mentos. O comparti mento inferior contm uma soluo aquosa de hidroquinona e perxido de hidrognio; o externo contm uma mistura de enzimas. Ao ser atacado, o animal segrega a soluo do comparti mento interno para o externo, onde, na presena das enzimas, ocorre uma reao exotrmica:

C6H4(OH)2(aq) + H2O(aq) C6H4O2(aq) + 2 H2O(l) + 204 KJ

Hidroquinona Quinona

A grande quanti dade de calor gerado su-fi ciente para elevar a temperatura da mistura at o ponto de ebulio. Ao fazer girar o extremo de seu abdmen, o inseto pode descarregar o vapor na forma de uma fi na nu-vem at o desconcertado predador. Alm do efeito trmico,

119

as quinonas atuam como repelente para outros insetos e animais. Um besouro-bombardeiro possui carga sufi ciente em seu corpo para produzir de 20 a 30 descargas em rpida sucesso, cada uma delas com aprecivel detonao.

O besouro-bombardeiro espanta os agressores lan-

ando um jato de gua oxigenada misturada com hidroqui-nona. Ambas as substncias so produzidas por glndulas localizadas em seu abdmen, e reagem violentamente.

ESTADO PADRO:O estado padro de uma substncia o seu estado f sico

mais comum e a variedade alotrpica mais estvel presso de 1 atm e temperatura de 25 C (condies ambientes).

No caso de forma alotrpica considerada no estado padro a forma alotrpica mais estvel (menor contedo de energia): C

grafi te, O

2(g), S

(rmbico), (P4)n fsforo vermelho. Quando

uma substncia simples esti ver no estado-padro, possuir entalpia igual a zero (H = 0).

O ESTADO FSICO E A VARIAO DE ENTALPIA (H):

htt p://www.mundovesti bular.com.br

O USO DE COMPRESSAS:

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1. COMPRESSA QUENTE

representada por um saco plsti co que contm em seu interior uma ampola de gua e um produto qumico seco, como o CaCl2 (cloreto de clcio) ou MgSO4 (sulfato de magnsio). A ampola com gua se quebra, aps uma leve pancada e dissolve o produto qumico com liberao de calor:

CaCl2(s)

+ H2O CaCl

2(aq) H = - 82,7 kJ/mol.

2. COMPRESSA FRIA

Contm um produto qumico de dissoluo endotrmica, como o NH4NO3 (nitrato de amnio), que absorve calor:

NH4NO3(s) + H2O NH4NO3(aq) H = + 26,3 kJ/mol.

FATORES QUE INFLUEM NAS ENTALPIAS OU (CALORES) DAS REAES (H):

In uncia das quanti dades de reagentes e produtos: A reao que for multi plicada, dividida por um nmero

o mesmo acontecera com a quanti dade de calor.

Exemplos:

H2(g)

+ O2(g)

H2O

(v) H = -249,9kj (multi plicar por 2)

___H2(g)

+ ___O2(g)

___H2O

(v) H = -

In uncia do estado f sico dos reagentes e produtos da reao:

I) H2(g)

+ O2(g)

H2O

(slido) H1 = -242,9kj/mol

II) H2(g)

+ O2(g)

H2O(Liquido)

H2 = -286,6kj/mol

III) H2(g)

+ O2(g)

H2O(gasoso) H3 = -292,6kj/mol

Tpico 3

Mdulo II120

In uncia do estado Alotrpico:

In uem tambm na entalpia ou calor de uma reao as diferentes formas alotrpicas apresentadas pelos elementos qumicos, como por exemplo:

Exemplos:C

(grafi te) + O

2 CO

2(g) H1 = - 393,1kj/mol

C(diamante)

+ O2 CO2(g) H1 = - 395,0kj/mol

TPICO 4: NOMES PARTICULARES DO H:So denominaes especfi cas para o calor de reao ou

variao de entalpia, de acordo com o nome da reao qumica.

EXEMPLOS:

Energia de ligao = calor ou entalpia de ligao Reao de neutralizao = calor ou entalpia de neutra-

lizao Reao de decomposio = calor ou entalpia de decom-

posio Reao de combusto = calor ou entalpia de combusto Reao de formao ou sntese = calor ou entalpia de

formao

Os principais casos so:

ENTALPIA OU CALOR DE FORMAO (HF):

o calor liberado ou absorvido na reao de formao de 1 mol de uma substncia a parti r de substncias simples no estado padro. Na equao de formao, forma-se um de um nico produto a parti r de substncias simples no estado padro.

Exemplo 1:

Formao da gua lquida libera 68,56 kcal/mol de H2O.

Montando a equao termoqumica, teremos:H

2(g) + 1/2O

2(g) H

2O(l) HF = - 68,56 kcal/mol H2O

Exemplo 2:

Formao do monxido de mononitrognio gasoso absorve 21,6 kcal/mol de NO. Montando a equao termoqu-mica, teremos:

1/2N2(g)

+ 1/2O2(g)

NO(g) HF = + 21,6 kcal/mol NO

Devemos obedecer, rigorosamente, a defi nio de en-talpia de formao (assim como outros ti pos de entalpia) para evitar possveis erros. Veja alguns exemplos:

Exemplo 3:

CDIAMANTE

+ O2(g)

CO2(g)

H = - 94,5 kcal/mol

Exemplo 4:

H2(g)

+ Cl2(g)

2HCl(g) H = - 44,2 kcal

ENTALPIA PADRO DE COMBUSTO (HC): o calor liberado na combusto completa de 1,0 mol

de uma substncia, supondo todas as outras substncias no estado padro. A combusto completa de qualquer substncia, no estrado padro, que seja formada por C e H ou C, H e O, formar sempre CO

2(g) + H2O(l)

Exemplo 1:

Combusto do CH4 gasoso libera 212,8 kcal/mol de CH4. Montando a equao termoqumica, teremos:

CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) HC = - 212,8 kcal/mol

Exemplo 2:

Combusto do CH3OH lquido libera 173,6 kcal/mol CH3OH. Montando a equao termoqumica, teremos:

CH3OH(l) + 3/2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) HC = - 173,6 kcal/mol

DETERMINAO DO H A PARTIR DA LEI DE HESS: A soma algbrica de equaes termoqumicas que

possuam H conhecido permite determinar o H de uma outra reao (H fi nal = H1 +H2 + H3 + ... + Hn)

A variao de entalpia (calor liberado ou absorvido) du-

rante uma reao qumica depende apenas dos estados inicial (reagentes) e fi nal (produtos).

Essa lei tambm conhecida por Lei dos Estados Inicial e Final ou ento, Lei da Soma dos Calores de Reao.

Tpico 4

121

A essas etapas alternati vas correspondem os seguintes valores experimentais, para as variaes de entalpia

Conseqncias das leis de Hess:

Dar-se mais de uma equao termoqumica para a obteno de uma equao fi nal (resultante).

As equaes termoqumicas podem ser somadas como se fosse equaes matemti cas para obter a equao cujo H se quer determinar.

Ao inverter uma equao termoqumica deve-se trocar o sinal do H.

Ao multi plicar ou dividir uma equao termoqumica por um numero diferente de zero o H dever ser tambm multi pli-cado ou dividido pelo mesmo nmero.

Mecanismo de resoluo:

1 Etapa: Encontrar a equao principal (H desconhecido) e balancear a mesma.

2 Etapa: Comparar as etapas com a equao principal (H desconhecido).

3 Etapa: Inverter, dividir, multi plicar as etapas de modo a ajustar as mesmas com a equao principal. Qualquer alte-rao nas etapas in uenciar no H.

4 Etapa: Cancelar as substncias que se repetem nos rea-gentes e produtos.

5 Etapa: A soma dos H das etapas ser igual ao resultado procurado.

Exerccios Complementares

01. Dadas as equaes termoqumicas:

C(graf.)+O2(g)CO2(g) H = - 94,0 kcalC(diam.)+O2(g)CO2(g) H = + 94,5 kcal

Qual o H da transformao C(Graf.) C(diam.)

02. A reao entre alumnio e xido de ferro III pulverizados exotrmica e fornece, como produtos, ferro metlico e xido de alumnio III, slidos.

a) Escreva a equao balanceada da reao, indicando os esta-dos de agregao de reagentes e produtos.

b) Calcule a variao de entalpia deste processo qumico a parti r das entalpias de reao, dadas a seguir:

2 Fe(s) + 3/2 O2(g) Fe2O3(s) H1 = - 824,2 KJ/mol2 Al(s) + 3/2O2(g) Al2O3(s) H2 = - 1676 KJ/mol

03. Escreva a equao de formao das seguintes substncias:

1) gua lquida: HF = - 68,3 kcal/mol

2) Amnia gasosa: HF = - 11 kcal/mol

04. Escreva a equao padro de combusto da seguinte subs-tncia:

1) C(grafi te)

, libera 94,1 kal, mol

01. U.F. Santa Maria-RS Muitos carros uti lizam o lcool et lico como combust vel. Sabendo que sua combusto total representada pela equao qumica balanceada:

C2H

5OH(L) + 3O2(g) 2CO2(g) + 3H2O, H = 327 kcal/mol

a quanti dade de calor liberada na queima de 141 g de lcool et lico , aproximadamente em Kcal:

a) 327 d) 46.000 b) 10.000 e) 1.000c) 460 kcal

02. (UEMS) As reaes de hidrlise de alquenos so muito usa-das na indstria para a obteno de lcoois. Por exemplo, sob condies adequadas, possvel obter etanol a parti r da reao representada pela seguinte equao:

C2H4(g) + H2O(L) C2H5OH

H = 42 kj/mol, sabendo que a entalpia de formao da H

2O(L) = 286 kj/mol e que do C2H4(g) = + 52 kj/mol, a entalpia

de formao por mol do C2H

5OH(L) ser em kj/mol:

a) + 276 d) 276b) + 42 e) + 286c) 42

03. UFRN Considere as seguintes equaes termoqumicas hipotti cas:

A + B C H = 20,5 KcalD + B C H = 25,5 Kcal

A variao de entalpia da transformao de A em D ser:

a) 5,0 Kcal d) - 46,0 Kcalb) + 46,0 Kcal e) + 50 Kcalc) + 5,0 Kcal

04. (PUC RS) Considerando as transformaes

Conclui-se que ocorre transformaes endotrmicas apenas em

a) I b) II c) IIId) I e IIe) II e III

Mdulo II122

05. (Fesp- PE) Uma substncia A encontra-se nos seus trs estados de agregao conforme o esquema:

A ordem crescente de entalpia ser:a) Hs > Hv > HL d) HL >Hv >Hsb) Hv > HL > Hs e) Hv >Hs >HLc) Hs > HL > Hv

06. (Vunesp) Considere a equao a seguir:

2H2(g) + O2(g) 2H2O(L) H = -572kj

correto afi rmar que a reao :a) exotrmica, liberando 286 kj por mol de oxignio con-

sumido.b) exotrmica, liberando 572 kj por dois mols de gua

produzidac) endotrmica, consumindo 572 kj para dois mols de

gua produzidad) endotrmica, liberando 572 kj para dois mols de oxi-

gnio consumidoe) endotrmica, consumindo 286 kj por mol de gua

produzida

07. (PUC-RS) Uma importante aplicao dos calores de dis-soluo so as compressas de emergncia, usadas como primeiro-socorro em contuses sofridas, por exemplo, durante prti cas esporti vas. Exemplos de substncias que podem ser uti lizadas so CaCl2(s) e NH4NO3(s), cuja dis-soluo em gua representada, respecti vamente, pelas equaes termoqumicas:

CaCl2(s) + aq CaCl2(aq) H = -82,7kj/molNH4NO3(s) + aq NH4NO3(L) H = +26,3kj/mol

Com base nessas equaes termoqumicas, correto afi rmar que:a) a compressa de CaCl

2 fria, pois a reao ocorre com

absoro de calor.b) a compressa de NH4NO3 quente, uma vez que a reao

ocorre com liberao de calor.c) a compressa de CaCl

2 quente, j que a reao exo-

trmicad) a compressa de NH4NO3 fria, visto que a reao

exotrmicae) o efeito trmico produzido em ambas o mesmo.

(UFS SE) Instrues: As questes de nmeros 08 e 09 relacio-nam-se com as transformaes:

08. Ocorrem reaes qumicas em:

a) I e II b) I e III c) I e IVd) II e IIIe) II e IV

09. Realizam-se com absoro de calor os fenmenos:

a) I e II b) I e IV c) II e IIId) II e IVe) III e IV

10. (UFMS) Considere o grfi co. Assinale a afi rmati va correta:

a) A entalpia do C

(diamante) e menor que a do C

(grafi te).

b) O carbono grafi te a forma alotrpica mais estvelc) a reao 1 exotrmica, enquanto a 2 endotrmicad) A diminuio de entalpia das reaes 1 e 2 indica que

houve absoro de calor.e) a variao de entalpia para as duas reaes da um valor

positi vo

11. (Cesgranrio) Quando se adiciona cal viva (CaO) gua, h uma liberao de calor devida seguinte reao qumica:

CaO + H2O Ca(OH)2 + X kcal/mol

Sabendo-se que as entalpias de formao dos compostos envolvidos so a 1ATM e 25C (condies padro)

H (CaO) = -151,9 kcal/mol

H (H2O) = -68,3 kcal/mol

H (Ca(OH)2) = -235,8 kcal/mol

Assim, o valor de X da equao anterior ser:

a) 15,6 kcal/mol b) 31,2 kcal/mol c) 46,8 kcal/mold) 62,4 kcal/mole) 93,6 kcal/mol

12. (Fei) A fabricao de diamante pode ser feita comprimindo--se grafi te a uma temperatura elevada empregando-se cata-lisadores metlicos como o tntalo e o cobalto. Analisando os dados obti dos experimentalmente em calormetros:

C(gra te)

+ O2(g) CO2(g) H=-393,5kJ/mol

C(diamante) + O2(g) CO2(g) H=-395,6kJ/mol

a) a formao de CO2 sempre endotrmicab) a converso da forma grafi te na forma diamante

exotrmicac) a forma alotrpica estvel do carbono nas condies

da experincia a grafi ted) a variao de entalpia da transformao do carbono

grafi te em carbono diamante nas condies da expe-rincia H= -2,1kJ/mol

e) a forma alotrpica grafi te o agente oxidante e a dia-mante o agente redutor das reaes de combusto

123

13. (Fatec ) As transformaes representadas a seguir referem--se formao da gua.

H2(g) + O2(g) H2O(L) H = -286 kJ/mol

H2(g) + O2(g) H2O(g) H = -242 kJ/mol

Para vaporizar 180g de gua so necessrios:

Dados: Massa molar H2O = 18g/mol

a) 79 kJ b) 440 kJc) 5280 kJ d) 528 kJe) 44 kJ

14. (PUCRS) Um boti jo de gs, contendo unicamente butano, foi uti lizado em um fogo durante certo tempo, apresentando uma diminuio de massa de 5,8 kg. Sabendo-se que:

C4H10(g)+ O2(g) 4 CO2(g)+ 5 H2O(g) H = - 2900 kJ/mol

a quanti dade de calor produzido no fogo, em kJ, devido combusto do butano, foi de aproximadamente

a) 5,0 x 104b) 1,0 x 105c) 1,5 x 105d) 2,0 x 105e) 2,9 x 105

15. (CESGRANRIO) Considere a equao termoqumica a 250C e 1 atm:

N2(g)

+ 3 H2(g

) 2 NH3(g) 92kj e assinale a entalpia padro de formao da amnia (amonaco).

a) -92 kJ/mol;b) -46 kJ/mol;c) +46 kJ/mol;d) +92 kJ/mol;e)+138kJ/mol.

16. (UFPE) Mediante o processo denominado fotossntese, as plantas verdes uti lizam a energia solar para transformar o gs carbnico e a gua do meio ambiente em carboidratos e oxignio.

Essa reao conhecida como:

a) Endotrmica;b) De decomposio;c) Exotrmica;d) De dupla-troca; e) Pirlise.

17. (UFMG) Combust veis orgnicos liberam CO2, em sua com-

busto. O aumento da concentrao de CO2 na atmosfera

provoca um aumento do efeito estufa, que contribui para o aquecimento do planeta. A tabela abaixo informa o valor aproximado da energia liberada na queima de alguns com-bust veis orgnicos, a 25 C.

O combust vel que apresenta o maior quociente energia liberada/quanti dade de CO2 produzido o

a) metano.b) etanol.c) n-octano.d) metanol.

18. (Unifor-CE) Considere as seguintes transformaes:

I. Degelo de um freezer. II. Sublimao da naft alina. III. Formao de uma nuvem de chuva a parti r do vapor

dgua do ar. IV. Combusto do lcool comum.

Dessas transformaes, so exotrmicas somente:

a) I e II b) II e III c) III e IV d) I, II e IV e) II, III e IV

19. (U.F. Santa Maria-RS) Muitos carros uti lizam o lcool et lico como combust vel. Sabendo que sua combusto total representada pela equao qumica balanceada:

C2H5OH(l) + 3 O2(g) 2 CO2(g) + 3 H2O, H = 327 kcal/mol,

a quanti dade de calor liberada na queima de 141 g de lcool et lico , aproximadamente:

a) 327 kcalb) 460 kcalc) 1.000 kcal d) 10.000 kcale) 46.000 kcal

20. (U.F. Pelotas-RS) O or um gs amarelado que, tem-peratura ambiente, extremamente reati vo. Forma com o hidrognio uma mistura explosiva, sinteti zando o uoreto de hidrognio (em soluo aquosa, o HF difere dos outros hidrcidos halogenados por formar um cido fraco e por ser capaz de dissolver o vidro, formando or-silicatos). Observe a reao, nas condies padro, e marque a alternati va que responde corretamente pergunta abaixo.

H2(g) + F2(g) 2 HF(g) H = 5,4 kcal

Qual o calor de formao do HF e o ti po de reao re-presentada acima?

a) +5,4 kcal/mol; reao endotrmica b) 2,7 kcal/mol; reao exotrmica c) +2,7 kcal/mol; reao exotrmica d) 5,4 kcal/mol; reao endotrmica e) +7,0 kcal/mol; reao exotrmica

Mdulo II124

Desafio

01. So dadas as seguintes informaes relati vas a reaes que ocorrem a 25C:

Fe2O3(s) + 3C(gr) 2Fe(s) + 3CO(g) H0= 492,6kJ

FeO(s) + C(gr) Fe(s) + CO(g) H0= 155,8kJ

C(gr) + O2(g) CO2(g) H0= 393,5kJ

CO(g) + O2(g) CO2(g) H0= 283,0kJ

Com a uti lizao desses dados, pode-se calcular o valor

do calor de formao, H0, a 25C, para o FeO(s);

02. A fi gura adiante mostra o esquema de um processo usado para a obteno de gua potvel a parti r de gua salobra (que contm alta concentrao de sais). Este "aparelho" improvisado usado em regies de-srti cas da Austrlia.

a) Que mudanas de estado ocorrem com a gua, dentro do "aparelho"?

b) Onde, dentro do "aparelho", ocorrem estas mu-danas?

c) Qual destas mudanas absorve energia e de onde esta energia provm?

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Mdulo II

Qumica 2

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