Apontamentos, resumos, trabalhos, exames e problemas de Química

Forças de Van der Waals

As forças de Van der Waals são forças de estabilização molecular, formando uma ligação química não covalente, envolvendo dois tipos de forças ou interações: forças de dispersão (atrativas) e forças de repulsão entre os elétrons de dois átomos adjacentes.

Forças de Dispersão

Todos os átomos, mesmo os pequenos, possuem dipolos apolares devido ao spin dos elétrons ao redor do núcleo. A presença desse dipolo transiente polariza átomos adjacentes, produzindo pequenas forças de atração eletrostática entre os dipolos.

Repulsão Eletrostática

As forças de dispersão são opostas pela repulsão eletrostática entre as camadas de elétrons de dois átomos adjacentes.

O resultado dessas forças opostas... Continue a ler "Forças de Van der Waals: Interações Moleculares e Ligações Químicas" »

Exercício 1: Tampão de Ácido Acético e Acetato de Sódio

Uma solução foi preparada adicionando-se 0,45 mol de ácido acético (CH₃COOH) e 18 g de acetato de sódio (CH₃COONa), em quantidade suficiente para completar 1 L de solução. O sistema ácido/base conjugada constitui uma solução tampão.

Dados: K_a = 4,2 × 10^-7. Calcule o pH da solução preparada. Esta solução age como tampão?

• pK_a = 6,37
• Cálculo da concentração: 88 g — 1 mol/L | 18 g — x → x = 0,21 mol/L
• Fórmula: pH = pK_a + log [base]/[ácido]
• pH = 6,37 + log [0,21]/[0,45]
• pH = 6,37 + log 0,46
• pH = 6,37 - 0,33 = 6,04

Resposta: Sim, ainda está na relação 1/10.

Exercício 2: Razão Ácido/Base para pH Específico

Calcule a razão entre a concentração de ácido/base conjugada

Titulações de Complexometria (Volumetria Complexométrica): Na volumetria complexométrica, as substâncias envolvidas utilizam um titulante para formar um complexo com a substância avaliada. Em todo complexo, distinguem-se duas partes: o átomo central (geralmente um átomo ou íon metálico) e o ligante, que pode ser:

• Átomos ou moléculas: Quando o ligante é uma molécula ou átomo, o complexo é chamado de composto de coordenação. A valência residual do ligante neutro liga-se ao íon central. Exemplo: Co³⁺ + 6NH₃ → [Co(NH₃)₆]³⁺.
• Íon: Quando o ligante é um íon, o complexo é chamado de complexo iônico. Exemplo: Ag⁺ + 2CN^- → [Ag(CN)₂]^-.

O ligante que possui dois ou mais átomos ligados ao átomo central é chamado de polidentado.... Continue a ler "Guia de Titulações Complexométricas e de Precipitação" »

Fluido

O estado de um fluido não depende de um estado da matéria em particular, mas sim de um certo comportamento das partículas da substância em questão. No entanto, fluidos para aplicações industriais são classificados em dois tipos:

• Fluidos Incompressíveis

  São aqueles que, sob a ação de uma força externa, permanecem inalterados em termos de volume, sendo eficientes na transmissão de energia (ex: líquidos).

• Fluidos Compressíveis

  São aqueles que experimentam variação em volume, tornando-os excelentes acumuladores de energia (ex: gás e vapor).

Propriedades dos Fluidos

As propriedades dos fluidos podem ser de dois tipos, que estabelecem qualidades qualitativas e quantitativas. As propriedades quantitativas possuem uma unidade de... Continue a ler "Fundamentos e Propriedades Essenciais dos Fluidos" »

O valor da massa de um próton é aproximadamente 1 amu.

Número Quântico e seus Valores:

• n: 1, 2, 3... (nível de energia principal)
• l: 0, 1, 2...(n-1) para cada n (momento angular orbital)
• m: -l a +l, incluindo 0 para cada l (momento magnético)
• s: +1/2 e -1/2 para cada m (spin)

O pai do sistema periódico é Mendeleev, que o baseou em massas atômicas. O sistema periódico atual foi ordenado por Moseley, com base nos números atômicos.

Contribuições de Döbereiner e Newlands para a Formação do Sistema Periódico:

1. Baseou-se na relação entre a massa atômica e o comportamento químico em tríades (grupos de 3), onde a massa do elemento central era aproximadamente a média das massas dos outros dois.
2. Agrupou os elementos em ordem crescente de

Ligações Químicas: Iônicas e Covalentes

Ligação Iônica: Essa ligação ocorre quando os átomos de elementos metálicos (especialmente aqueles situados mais à esquerda da tabela periódica, nos grupos 1, 2 e 3) encontram átomos não metálicos (elementos à direita na tabela periódica - especialmente os grupos 16 e 17). A diferença de eletronegatividade (Δχ) é > 1,7.

Neste caso, os átomos do metal perdem elétrons para os átomos não metálicos, tornando-se íons positivos e negativos, respectivamente. Na formação destes íons, as cargas opostas são atraídas por fortes forças elétricas, sendo firmemente unidas e dando origem a um composto iônico. Essas forças elétricas são o que chamamos de ligações iônicas.

Ligações

Spins e Orbitais

Spins são os movimentos dos elétrons ao redor do núcleo e em si mesmos. Existem duas direções possíveis de rotação: +1/2 e -1/2. Quando dois elétrons têm sentidos opostos de rotação, são representados por uma seta para cima e outra para baixo.

Um orbital é uma região que pode conter até dois elétrons. Um elétron desemparelhado é aquele que ocupa um orbital sozinho.

Orbitais são representados como retângulos chamados caixas quânticas, que indicam os elétrons. A configuração eletrônica de um átomo é a forma como os elétrons são ordenados. A regra de Hund estabelece que um elétron não pode completar um orbital até que todos os orbitais de um subnível contenham um elétron.

O estado de oxidação é... Continue a ler "Spins, Orbitais e Ligações Químicas: Guia Completo" »

Aquecedor de água de alimentação (vazão 5 kg/s)

Dados:

• Vazão de água: 5 kg/s.
• Estado termodinâmico: entrada 40 °C e 5 MPa; saída 180 °C e 5 MPa.
• 1º resfriador a 100 °C transfere 900 kW; 2º a 200 °C.

Solução:

• q1 = 900 / 5 = 180 kJ/kg.
• He = 171,95 kJ/kg; Hs = 765,24 kJ/kg.
• Se = 0,5705 kJ/(kg·K); Ss = 2,1341 kJ/(kg·K).
• q2 = Hs − He − q1 = 413,29 kJ/kg.
• W_rev = T0 (Ss − Se) − (Hs − He) + q1 (1 − T0/T1) + q2 (1 − T2/T0).
• = 62 kJ/kg → i = W_rev = 62 kJ/kg.

Compressor alimentado com ar

Dados:

• Entrada: 100 kPa, 25 °C; descarga: 1 MPa, 540 K.
• Transferência de calor para o ambiente: 50 kJ por kg de ar.
• Tabela (gás perfeito): He = 298,6 kJ/kg; Hs = 544,7 kJ/kg.
• S_te = 6,8631; S_ts = 7,4664.
• W_real = 298,6 − 544,7 − 50.

Cálculo reversível:

Fontes de Energia e Recursos Naturais

Combustíveis Fósseis

• Combustíveis Fósseis: Carvão mineral, petróleo e gás natural.
• Carvão: Formado a partir de florestas inundadas na separação dos continentes. É rico em enxofre e altamente nocivo.
• Carbono: É o principal elemento do carvão.
• Hidrocarboneto: (Hidrogênio + Carbono). O petróleo é formado através da pressão, calor e tempo. São grandes cadeias de carbono.
• Petróleo: É uma "sopa" de hidrocarbonetos. Através do refino, obtêm-se nafta, asfalto, óleo diesel, entre outros.

Biocombustíveis e Biomassa

• Biocombustível: É derivado da biomassa. Ex: etanol, metano, biodiesel.
• Biomassa: É todo material que cresce através das plantas ou qualquer subproduto que derive delas.
• Biogás: Matéria

Conceitos Fundamentais de Química

Tipos de Reações Químicas

• Reações de Simples Troca

  Nessa reação, o elemento mais reativo toma o lugar do menos reativo. Exemplo: Na + AgNO₃ → NaNO₃ + Ag

• Reações de Dupla Troca

  Acontece com a troca de ânions e cátions entre reagentes compostos. Exemplo: NaCl + AgNO₃ → NaNO₃ + AgCl

• Reações de Oxirredução

  São reações que ocorrem com a transferência de elétrons entre átomos, íons ou moléculas. Exemplo: 3H₂ + N₂ → 2NH₃

• Reações Endotérmicas

  São transformações que ocorrem com a absorção de calor. Exemplo: Degelo.

• Reações Exotérmicas

  São transformações que ocorrem com a liberação de calor. Exemplo: Queimadas.

Teorias Atômicas

• Teoria de Dalton

  O átomo é uma minúscula