Caderno Preuniseed 1 Química 2018

Pré-Universitário/SEED Pré-Universitário/SEED

Ciências da Natureza e suas Tecnologias – Química ENERGIAS RENOVÁVEIS E NÃO RENOVÁVEIS

Energias

renováveissão

aquelas

que

regeneram-se

espontaneamente ou através da intervenção humana. São

INTRODUÇÃO AO ESTUDO DE QUÍMICA

consideradas energias limpas: Hidrelétrica  Hidrelétrica-  obtida pela força da água dos rios Solar -  obtida da energia do sol Eólica  Eólica-  obtida pela força dos ventos Geotérmica  Geotérmica-  provém do calor do interior da terra Biomassa  Biomassa-  obtida de matérias orgânicas Oceanos  Oceanos-  obtida pela força das ondas Hidrogênio  Hidrogênio  - provém da reação entre hidrogênio e oxigênio que  A Química é a ciência que estuda a constituição da matéria, sua

libera energia

estrutura interna (composição), as relações entre os diversos tipos

Energias não renováveissão aquelas que se encontram na

de materiais encontrados na natureza, além de determinar suas

natureza em grandes quantidades mas, uma vez esgotadas não

propriedades, sejam elas físicas – como, por exemplo, cor, ponto de

podem ser regeneradas. Têm reservas finitas, uma vez que é

fusão, densidade, etc. – ou químicas, que são as transformações

necessário muito tempo para sua formação na natureza. São

de uma substância em outra e tam bém a energia energia envolv ida nesses

consideradas energias  poluentes, já que sua utilização causa danos

processos.

para a natureza.

Chamamos matériaa  tudo que tem massa, ocupa lugar no espaço e

Os combustíveis fósseis, como o petróleo, o carvão mineral, o

pode, portanto, de alguma forma, ser medido. Por exemplo: madeira,

xisto e o gás natural, bem como aqueles usados como matéria-prima

alumínio, ferro, ar, etc.

para produzir a energia nuclear, o  urânio e o tório são exemplos de

Corpo é uma porção limitada da matéria e objeto  é um corpo

fontes de energia não renováveis.

fabricado para um determinado fim.

A MATÉRIA E SUAS PROPRIEDADES

ENERGIA

 AS PROPRIEDADES DA MATÉRIA SÃO CLASSIFICADAS EM :

O conceito de energia transcende a Física, permeando pela Química

1. Geral: É inerente a todo tipo de matéria: Massa, Volume,

e pela Biologia. Os processos químicos, em muitos casos, são

Impenetrabilidade, Elasticidade, Compressibilidade, Divisibilidade.

utilizados para a geração de energia. Ela pode ser expressa de várias formas: elétrica, luminosa, química,

2. Específica: São Apresentadas particularmente por cada

térmica, mecânica, magnética, nuclear entre outras.

substância pura e são divididas em:

 A energia é a mola propulsora do Universo. Sem ela el a não existiriam

Propriedades

Físicas: Relacionadas aos fenômenos físicos.

estrelas, planetas, vida e civilizações. Vivemos num mundo

Temperatura de ebulição, temperatura de fusão, densidade, calor

dinâmico, onde a energia está sendo sempre transformada.

específico. OBS: Toda transformação ou fenômeno físico não altera as características das substâncias participantes. Por exemplo, o corte do papel, congelamento das geleiras, mudanças de fases de agregação, etc. Dos exemplos apresentados, um está muito presente no nosso cotidiano:

 Aliás, esta é uma das leis fundamentais do Universo: a energia não

Densidade

pode ser criada nem destruída, apenas transformada.

Considerando a atração gravitacional do planeta Terra, responda: o

FONTES DE ENERGIA

que pesa mais, 1 kg de chumbo ou 1 kg de algodão? Na realidade o peso é o mesmo, pois apresentam a mesma massa. Porém, a massa de 1 kg de chumbo ocupa um volume bem menor do que a massa de 1 kg de algodão. Dizemos que o chumbo é muito denso (sua massa se concentra em um pequeno volume) e o algodão é pouco denso (sua massa se espalha em um grande volume).

Expressão matemática da densidade:

224

Pré-Universitário/SEED Pré-Universitário/SEED

Ciências da Natureza e suas Tecnologias – Química Fonte: PERRY, Robert H.;GREEN, Don W. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook . 6.

Conforme se observa na expressão matemática da densidade , ela é

ed. Kansas: McGraw-Hill, 1984. (Chemical Engineering Series).

inversamente proporcional ao volume,  isto significa que quanto

CICLO DA ÁGUA

menor o volume ocupado por determinada massa, maior será a

 A água é um bem comum a todas as pessoas, além

densidade.

de ser indispensável a todas as formas de vida que

 A unidade de densidade no SI é o quilograma por metro cúbico

estão dispersas ao decorrer da extensão da crosta

(kg/m3),  embora as unidades mais utilizadas sejam o grama por

terrestre. As águas contidas no planeta constituem a

centímetro cúbico (g/cm3)  ou o grama por mililitro (g/mL). Para

hidrosfera e essa corresponde à parte líquida que se encontra em

gases, costuma ser expressa em gramas por litro (g/L).

diversas partes, como oceanos, mares, rios, lagos, geleiras, além da

 A densidade também dependerá da temperatura e da pressão do

atmosfera.

material. Um exemplo que nos m ostra isso é a água. Quando a água está sob a temperatura de aproximadamente 4ºC e sob pressão ao nível do mar, que é igual a 1,0 Atm, a sua densidade é igual a 1,0 g/cm3. No entanto, no estado sólido, isto é, em temperaturas abaixo de 0ºC, ao nível do mar, a sua densidade mudará – ela diminuirá para 0,92 g/cm 3. (FONTE:http://www.brasilescola.com/quimica (FONTE:http://www.brasi lescola.com/quimica/densidade.ht /densidade.htm) m)

Comportamento Anômalo da Água Em geral, os materiais são mais densos quando estão no estado sólido, já que a princípio ficam mais compactados. Essa propriedade incomum da água é importantíssima em relação à manutenção da vida. Observe: quando a temperatura ambiente cai para abaixo de zero,

Podemos encontrar a água em três estados físicos: líquido, gasoso

ocorre o congelamento da água na superfície dos l agos e mares; por

e sólido. O conjunto das águas contidas no planeta desenvolve uma

ter densidade menor, a camada de gelo permanece na superfície.

interdependência, Isso ocorre por meio dos processos de evaporação, precipitação, infiltração e escoamento, que se configuram como uma dinâmica hidrológica. Em outras palavras, a água que hoje está em um lençol freático logo mais poderá estar na atmosfera ou mesmo em uma geleira. O processo que dá origem ao ciclo da água ocorre em todos os estados físicos. Para conceber esse fenômeno é preciso que outro elemento provoque, nesse caso, é motivada pela energia da

Quando chega o verão, a temperatura aumenta e o gelo derrete. Se

irradiação solar.

ocorresse o contrário, ou seja, se a água na fase sólida fosse mais



densa que a água na fase líquida, o gelo formado no inverno

Propriedades Químicas: Relacionadas aos fenômenos químicos: químicos: reações de combustão, reação de oxidação (ferrugem), reação de

(principalmente no hemisfério norte) iria para o fundo dos lagos e

saponificação etc.

mares. Nessas condições, dificilmente o gelo se fundiria quando chegasse o verão e, em pouco tempo, a vida animal e vegetal

OBS:Toda

estaria comprometida.

características das substancias participantes. Queima do papel,

TODA MUDANÇA DO ESTADO FÍSICO DA ÁGUA

transformação

ou

fenômeno

químico

altera

as

amadurecimento de frutas, fermentação do álcool,etc.

TODA REAÇÃO É UM FENÔMENO QUMICO Pode-se reconhecer fenômeno um químico pelo (a)

 A tabela a seguir traz exemplos de alguns m ateriais que possuem temperaturas de fusão e de ebulição constantes.



Propriedades

organolépticas:

São

as

propriedades

que

impressionam nossos sentidos: cor, sabor, brilho, cheiro, temperatura. 

Funcional: Estão relacionadas com os grupos de substâncias: ácidos, bases, sais, óxidos, etc.

225

Pré-Universitário/SEED Pré-Universitário/SEED

Ciências da Natureza e suas Tecnologias – Química foi abandonado pelo alto grau de toxidade, tanto por inalação como ingestão. IV - O Etanol, composto utilizado como: biocombustível, sendo

Fique atento no tratamento de questões de densidade, o ENEM pode explorar explorar na disciplina de física, apesar apesar de não não ter sido muito cobrado nas provas. O mesmo vale para a mudança do estado físico da água, esse tema pode está relacionado com as propriedades coligativas, assundo do segundo módulo.

obtido através da beterraba e milho. V - O Ácido acético, composto utilizado como: tempero, perfumaria e, também, na produção de corantes na fabricação de acetonas  A tabela abaixo mostra os pontos de fusão e ebulição dos líquidos

MÚSICA: PLANETA ÁGUA – GUILHERME ARANTES

referidos:

Frasco

Mudança do estado físico da água e o ciclo da água https://www.youtube.com/watch?v=cxpwsc--pX0 https://www.youtube.com/watch?v=g26Wk4gpkws

Líquido

Fusão (ºC)

Ebulição (ºC)

41

182

1

Fenol

LINK COM OUTRA DISCIPLNA:

2

Pentano

-130

36

Leia no caderno de Física  – Energia, Curvas de aquecimento ou resfriamento, mudanças de estado.

3

Clorofórmio

-63

61

4

Etanol

-112

78

5

Ácido acético

17

120

01. (UFPB - 2012)   A manutenção do ciclo da água na natureza, representado na figura abaixo, é imprescindível para garantir a vida na Terra.

Um estampido foi ouvido nos arredores do laboratório, foi arremessado a tampa de um dos fracos. Qual das substâncias foi arremessada a tampa?

A) 1

B) 2

C) 3

D) 4

E) 5

04. (ENEM – 2017)  A figura mostra o funcionamento de uma estação híbrida de geração de eletricidade movida a energia eólica e De acordo com a figura, é correto afirmar:

biogás. Essa estação possibilita que a energia gerada no parque

A) O ciclo da água envolve fenômenos físicos e químicos.

eólico seja armazenada na forma de gás hidrogênio, usado no

B)  A formação de nuvens envolve liberação de calor.

fornecimento de energia para a rede elétrica comum e para

vapor de água. C)  A precipitação resulta da condensação do vapor

abastecer células a combustível.

D)  A precipitação envolve absorção de calor. E)  A evaporação das águas dos rios, lagos e oceanos é um fenômeno químico.

02. (IFSP - 2011) Quando um automóvel é abastecido com álcool ou gasolina em um posto de abastecimento, as pessoas que estão nas proximidades do veículo sentem o cheiro do combustível, que pode, entre outros sintomas, causar náuseas, vômitos e dores de cabeça. Esse fato evidencia a ocorrência da mudança de estado físico conhecida como:   alefação A)C

C) Sublimação

B)L  iquefação

D) Fusão

E) Vaporização.

03. (PREUNI/SEED/2017)  Em um dia quente de verão, um estudante esqueceu de deixar ligado o ar condicionado do seguintes substâncias químicas:

Disponível em: www.enertrag.com.  Acesso em: 24 abr. 2015 (adaptado). Mesmo com ausência de ventos por curtos períodos, essa estação

I - O fenol, composto utilizado em: medicamentos, fungicidas,

continua abastecendo a cidade onde está instalada, pois o(a)

bactericida e nas drogas.

A) planta mista de geração de energia realiza eletrólise para enviar

laboratório na temperatura ideal para poder trabalhar com as

energia à rede de distribuição elétrica.

II - O pentano, composto utilizado em processos para separação de

B) hidrogênio produzido e armazenado é utilizado na combustão

pesticidas, extração de solvente.

com o biogás para gerar calor e eletricidade.

III - O Clorofórmio, composto utilizado pela primeira vez como

C) conjunto de turbinas continua girando com a mesma velocidade,

anestésico em procedimentos cirúrgicos, em 1847. Porém, seu uso

por inércia, mantendo a eficiência anterior. 226

Pré-Universitário/SEED Pré-Universitário/SEED

Ciências da Natureza e suas Tecnologias – Química

D) combustão da mistura biogás-hidrogênio gera diretamente

A) queima de gás metano.

energia elétrica adicional para a manutenção da estação.

B) armazenamento de gás carbônico.

E) planta mista de geração de energia é capaz de utilizar  todo o

C) decomposição aeróbica das fezes. D) usa mais eficiente de combustíveis fósseis.

calor fornecido na combustão para a geração de eletricidade.

E) fixação de carbono em moléculas orgânicas.

05. (ENEM – 2016) Primeiro, em relação àquilo a que chamamos água, quando congela, parece-nos estar a olhar para algo que se

07. (ENEM – 2016/2)   Chamamos de lixo a grande diversidade de

tornou pedra ou terra, mas quando derrete e se dispersa, esta torna-

resíduos sólidos de diferentes procedências, como os gerados em

se bafo e ar; o ar, quando é queimado, torna-se fogo; e,

residências. O aumento na produção de resíduos sólidos leva à

inversamente, o fogo, quando se contrai e se extingue, regressa à

necessidade de se pensar em maneiras adequadas de tratamento.

forma do ar; o ar, novamente concentrado e contraído, torna-se

No Brasil, 76% do lixo é disposto em lixões e somente 24% tem

nuvem e nevoeiro, mas, a partir destes estados, se for ainda mais

como destino um tratamento adequado, considerando os aterros

comprimido, torna-se água corrente, e de água torna-se novamente

sanitários, as usinas de compostagem ou a incineração. FADINI, P S.; FADINI, A A. A, Lixo: desafiosecompromissos. desafiosecompromissos.

terra e pedras; e deste modo, como nos parece, dão geração uns

Química Nova na Escola, maio 2001 (adaptado).

aos outros de forma cíclica.

Comparando os tratamentos descritos, as usinas de compostagem

PLATÃO. Timeu-Crítias. Coimbra: CECH, 2011.

Do ponto de vista da ciência moderna, os “quatro elementos”

apresentam como vantagem serem o destino

descritos por Platão correspondem, na verdade, às fases sólida,

A) que gera um produto passível de utilização na agricultura.

líquida, gasosa e plasma da matéria. As transições entre elas são

B) onde ocorre a eliminação da matéria orgânica presente no lixo.

hoje

C) mais barato, pois não implica custos de tratamento nem

entendidas

como

consequências

macroscópicas

de

controle.

transformações sofridas pela matéria em escala microscópica.

D) que possibilita o acesso de catadores, pela disposição do lixo a

Excetuando-se a fase de plasma, essas transformações sofridas

céu aberto.

pela matéria, em nível microscópico, estão associadas a uma

E) em que se podem utilizar áreas contaminadas com resíduos de

A) troca de átomos entre as diferentes moléculas do material.

atividades de mineração.

B) transmutação nuclear dos elementos químicos do material. C) redistribuição de prótons entre os diferentes átomos do material.

08. (ENEM – 2009. A)   O controle de qualidade é uma exigência da

D) mudança na estrutura espacial formada pelos diferentes

sociedade moderna na qual os bens de consumo são produzidos em escala industrial. Nesse controle de qualidade são determinados

constituintes do material.

parâmetros que permitem checar a qualidade de cada produto. O

E) alteração nas proporções dos diferentes isótopos de cada

álcool combustível é um produto de amplo consumo muito

elemento presente no material.

adulterado, pois recebe a adição de outros materiais para aumentar

06. (ENEM – 2016)  A coleta das fezes dos animais domésticos em

a margem de lucro de quem comercializa. De acordo com Agência

sacolas plásticas e o seu descarte em lixeiras convencionais podem

Nacional de Petróleo (ANP), o álcool combustível deve ter

criar condições de degradação que geram produtos prejudiciais ao

densidade entre 0,805 g/cm 3 e 0,811 g/cm 3. Em algumas bombas de

meio ambiente (Figura 1).

combustíveis a densidade do álcool pode ser verificada por meio de um densímetro similar ao desenhado abaixo, que consiste em duas bolas com valores de densidade diferentes e verifica quando o álcool está fora da faixa permitida. Na imagem, são apresentadas situações distintas para três amostras de álcool combustível.  A respeito das amostras ou densímetro, pode-se afirmar que:

 A Figura 2 ilustra o Projeto Park Spark, desenvolvido em Cambridge, MA (EUA), em que as fezes dos animais domésticos são recolhidas em sacolas biodegradáveis e jogadas em um biodigestor instalado em parques públicos; e os produtos são utilizados em equipamentos no próprio parque. g/cm 3. A)  A densidade da bola escura deve ser igual a 0,811 g/cm

B)  A amostra 1 possui densidade menor do que a permitida. C)  A bola clara tem densidade igual à densidade da bola escura. estabelecido é a número 2 D)  A amostra que está dentro do padrão estabelecido

E) O sistema poderia ser feito com uma única bola de densidade entre 0,805 g/cm 3e  0,811 g/cm 3.

09. (ENEM – 2009. A)   O ciclo da água é fundamental para a Disponível em: http://parksparkproject.com. http://parksparkproject.com. Acesso em: 30 ago.

preservação da vida no planeta. As condições climáticas da Terra

2013 (adaptado).

permitem que a água sofra mudanças de fase e a compreensão

Uma inovação desse projeto é possibilitar o(a)

dessas transformações é fundamental para se entender o ciclo 227

Pré-Universitário/SEED

Ciências da Natureza e suas Tecnologias – Química

hidrológico. Numa dessas mudanças, a água ou a umidade da terra

Misturas heterogêneas são facilmente identificáveis já que, na

absorve calor do sol e dos arredores. Quando já foi absorvido calor

maioria das vezes, visualmente reconhecemos mais de uma fase.

suficiente, algumas das moléculas do líquido podem ter energia

Mas e nas misturas homogêneas? Como podemos saber se uma

necessária para recomeçar a subir para a atmosfera. A

amostra é pura ou uma mistura?

transformação mencionada no texto é a:

 A resposta para isso é a curva de aquecimento.

A) Fusão

B)L  iquefação

D) Solidificação

  ondensação. E)C

  vaporação C)E

Curva de aquecimento é o gráfico que mostra a variação de temperatura de uma amostra quando aquecida ou resfriada, incluindo-se as mudanças de estado físico

Gráficos de Substâncias Puras e Misturas t ºC

SUBSTÂNCIAS QUIMICAS

t ºC

Podemos dizer que cada substância é identificada por um conjunto

G

de propriedades próprias. Não existem duas substâncias que

L +G

tenham entre si todas as propriedades exatamente iguais.

S +L

Como exemplos de substância, podemos citar:

G

L+G L

L S+L

S

S

• água destilada,

• cloreto de sódio,

• mercúrio,

• álcool anidro,

• gás carbônico,

• oxigênio,

Substância

• ferro,

• carbono grafite,

• cobre.

 ºC

Temp

Tempo Mistura

t ºC

 As Substâncias são classificadas em:

L+G

Substancias Simples formada por um único elemento químico na

G

L

molécula. Ex.: O2, O3, S8, C(g)

S+L

Substância Composta: formada por dois ou mais elementos

L+G S+L

S

químicos na molécula. Ex.: H 2O, CaCO3, H2SO4.

S

É muito raro encontrar uma substância isolada na natureza.

Tempo Mistura Azeotrópica

Geralmente as substâncias são encontradas misturadas umas às outras.

Tempo Mistura Eutética

FLUXOGRAMA DA MATÉRIA

 As misturas são constituídas por mais de uma substância. O ar atmosférico, a água do mar, e até água mineral são misturas. Em

ALOTROPIA

nosso dia a dia lidamos muito mais com misturas do que com

Propriedade pelo qual alguns elementos químicos podem formar

substâncias puras, mesmo que nem saibamos que algumas o são.

substâncias simples diferentes.

Para entendermos melhor essa questão, é importante conhecermos

Ex.:

o conceito de fase, bastante simples e intuitivo. Quando olhamos para uma amostra e conseguimos detectar uma porção uniforme, com características iguais em toda sua extensão, detectamos uma fase. Pense em um copo contendo água do mar. Embora saibamos que se trata de uma mistura, não percebemos qualquer diferença na amostra, ou seja, ela possui apenas uma fase. Pense agora em um copo contendo água e óleo. Você sabe que

Fósforo

eles não se misturam e facilmente identificamos uma porção com

Enxofre P fósforo branco

água e uma com óleo. Esse sistema (amostra) possui duas fases.

(P) fósforo vermelho

Importante: Fases não estão ligadas ao estado físico. Você pode, como no exemplo da água e óleo, ter duas fases líquidas no mesmo

S Enxofre Rômbico S Enxofre Monoclínico

SEPARAÇÃO DE MISTURAS

sistema.

Conjunto de processos de separação dos componentes das misturas. Quando desejamos separar os componentes de uma mistura devemos usar processos específicos que são definidos de acordo com alguns fatores, como: - O tipo de mistura: homogênea ou heterogênea. - Seu estado físico: sólido, líquido ou gasoso. 228

Pré-Universitário/SEED

Ciências da Natureza e suas Tecnologias – Química

- As propriedades físicas dos materiais que constituem a mistura:

Evaporação: neste processo a mistura, contida em recipiente

pontos de fusão e ebulição, densidade e solubilidade .

aberto, é aquecida (naturalmente ou não) até o líquido evaporar, separando-se do soluto na forma sólida. Este é o método utilizado

I)Separação dos componentes de mistura heterogênea

nas salinas para obtenção de sal marinho.

Decantação: este

Destilação fracionada: consiste no aquecimento dos líquidos

processo

misturados,

é

em

aparelhagem

utilizado quando o

específica e com controle de

componente sólido

temperatura. Dessa forma, à

for mais denso que o líquido da

medida que a temperatura for

mistura.

de

aumentando, o ponto de ebulição

densidade faz com que o sólido se

específico de cada líquido é

deposite no fundo do recipiente, e,

atingido, fazendo com que cada

após a deposição, inclina-se o recipiente para escoar o líquido.

um

a decantação também pode separar líquidos imiscíveis com a

isoladamente.

utilização de um funil de decantação. Após a decantação, abre-se a

mais volátil, ou seja, aquele com menor ponto de ebulição, é

torneira, deixando passar o líquido mais denso.

destilado primeiro. Este processo é utilizado, por exemplo, na

Centrifugação processo caracterizado

obtenção de bebidas alcoólicas, e também no fracionamento do

pelo uso de aparelhos denominados

petróleo para a obtenção de seus subprodutos.

Essa

diferença

centrífugas, que aceleram a decantação, separando

materiais

de

deles

deixe O

a

mistura

componente

Liquefação fracionada: através de resfriamento em aparelhagem

densidades

adequada e com controle de temperatura, os gases se liquefazem

diferentes. A separação de glóbulos

separadamente. Uma aplicação desse processo consiste na

vermelhos do plasma sanguíneo é feito

separação dos componentes do ar atmosférico.

com o auxílio de uma centrífuga.

Filtração: a mistura é separada através de uma superfície porosa

Dos processos de separação das misturas vários são utilizados no

que, dependendo do tamanho da partícula sólida a ser isolada, pode

nosso cotidiano, um exemplo é o tratamento de água e esgoto.

ser de cascalho, areia, tecido ou carvão

TRATAMENTO DE ÁGUA

ativado. O sólido fica retido no filtro e o

O tratamento de água consiste na remoção de impurezas e

líquido é recolhido em outro recipiente.

contaminantes antes de destiná-la ao consumo. Isso porque a água

 A preparação do café é um exemplo de

sempre contém resíduos das substâncias presentes no meio

filtração.

ambiente como microorganismos e sais minerais, necessitando,

A filtração pode  separar partículas

pois, de tratamento para remover as impurezas que podem ser

sólidas de um gás com a utilização de

prejudiciais ao homem.

um filtro. Este é o processo utilizado

O tratamento da água varia conforme a sua captação. Se ela for em

pelo aspirador de pó.

águas subterrâneas de poços profundos, geralmente dispensa

Separação magnética: separa os componentes de uma mistura,

tratamento, pois essas águas são naturalmente filtradas pelo solo e,

onde um deles é atraído por um ímã, e o outro não. Pode ser

como não estão expostas, não foram contaminadas, logo também

utilizado, por exemplo, para separar areia e limalha de ferro.

não apresentam turbidez. Necessitando apenas de uma desinfecção

Flotação:c  onsiste em separar sólidos de densidades diferentes

com cloro.

através de um líquido com densidade intermediária. Quando temos uma mistura de terra e serragem, adicionamos água. A areia fica no fundo e a serragem flutua na água. (FONTE :http://educacao.globo.com/quimica/assunto/materiais-e-suaspropriedades/misturas-e-metodos-de-separacao.html)

II) Separação dos componentes de mistura homogênea Destilação Simples:  a separação ocorre de acordo com a diferença nos pontos de ebulição do solvente e soluto. Por aquecimento, em aparelhagem apropriada com um condensador adaptado, só o líquido entra em ebulição, passando para o estado gasoso, e, em seguida, é condensado e recolhido, separando-se do sólido. Para separar a mistura de água e sal e

Já para as águas captadas na superfície é necessário um

recuperar também a água, emprega-se a

tratamento especial que consiste em 8 fases:

destilação simples. O líquido purificado, que é

1 – Bombeamento para a estação de tratamento de água (ETA).

recolhido no processo de destilação, recebe o

2 – Na segunda etapa, a coagulação, é feita a remoção das

nome de destilado.

partículas de sujeira através de uma mistura rápida de sulfato de 229

Pré-Universitário/SEED

Ciências da Natureza e suas Tecnologias – Química

alumínio ou cloreto férrico que irão aglomerar os resíduos formando

ou pós-tratamento. Cada um deles tem, respectivamente, o objetivo

flocos. Podemos, também, adicionar cal para melhorar o processo e

de remover os sólidos suspensos (lixo, areia), remover os sólidos

manter o pH da água constante.

dissolvidos, a matéria orgânica, e os nutrientes e organismos

3 – Em seguida, na etapa de floc ulação, a água é movimentada para

patogênicos (causadores de doenças).

que os flocos se misturem ganhando peso e consistência.

O esgoto industrial costuma ser mais difícil e caro de tratar devido à

4 – Com isso, na etapa de decantação, os flocos formados irão se

grande quantidade de produtos químicos presentes.

separar da água, ficando armazenados no fundo dos tanques.

Quanto à classificação, o efluente deve ser devolvido ao rio tão

5 – Então, a água passa por um processo de filtração para retirar as

limpo ou mais limpo do que ele próprio, de forma que não altere

impurezas restantes. Geralmente utilizam-se filtros constituídos por

suas características físicas, químicas e biológicas. Em alguns casos,

camadas de areia, antracito e cascalho que irão segurar as

como por exemplo, quando a bacia hidrográfica está classificada

partículas restantes.

como sendo de classe especial, nenhum tipo de efluente pode ser

6 – Começa então o processo de desinfecção, quando a água já

 jogado ali, mesmo que tratado. Isso porque esse tipo de classe se

limpa recebe o cloro para eliminar germes que podem estar

refere aos corpos de água usados para abastecimento.

presentes, é necessária a correção do pH da água para evitar a corrosão da canalização das casas ou a incrustação e finalmente a fluoretação. A água recebe um composto de flúor chamado ácido Fique atento na diferença entre: a) destilação simples e fracionada; b) o do uso do cloro e do carvão no tratamento da água; c) os gráficos da misturas eutética e azeotrópica.

f luossilícico que reduz a incidência de cárie dentária na população. 7 – Após tratada a água vai para o reservatório final. 8 – Em seguida é bombeada para o reservatório dos bairros.

VIDEO TRATAMENTO DE ÁGUA https://www.youtube.com/watch?v=P2ShcHsEGts

O tratamento da água é a principal forma de prevenir doenças como a leptospirose, a cólera e diversas outras que ameaçam a saúde

VIDEO TRATAMENTO DE ESGOTO https://www.youtube.com/watch?v=OwTZCoRR0LI

humana. Uma prova disso é que a preocupação com a qualidade água e sua relação com a saúde tem registros desde o ano de 2000 a.C. quando, na Índia já era recomendado que a água devia ser purificada pela fervura ou filtração. Entretanto, e infelizmente, mais de 1 bilhão de pessoas não têm

01. (UFPB - 2012) O ar atmosférico, cuja composição até uma altura

acesso à água potável no mundo, seja por morarem em regiões

de 70 km varia muito pouco em qualquer lugar do planeta, é

secas ou por causa da poluição. Ocasionando a morte de cerca de

constituído predominantemente pelos gases N 2 e O 2. Em meio a

1,8 milhões de crianças no mundo todo por causa de doenças como

esses gases, encontram-se dispersas partículas sólidas de origens

a diarreia, provocadas pelo consumo de água contaminada e más

naturais, provenientes da ação dos ventos sobre desertos,

condições de saneamento.

emanações de partículas vulcânicas, liberação de pólen de plantas, e outras partículas resultantes de queimadas e da poluição causada

TRATAMENTO DE ESGOTO

pelas fábricas e pelos veículos automotores. De acordo com essas informações, é correto afirmar que o ar atmosférico

A) é uma substância composta. B) é uma substância gasosa. C) tem composição idêntica tanto na zona rural quanto na zona urbana.

D) é uma mistura heterogênea. E) pode ser purificado por processo de destilação simples. 02. (UFSM - 2012)  A qualidade da superfície gramada das áreas Esgoto, efluente ou águas servidas são todos os resíduos líquidos

desportivas, como campos de futebol, é fundamental para que o

provenientes de indústrias e domicílios e que necessitam de

evento seja corretamente realizado. Assim, é imperativo que o

tratamento adequado para que sejam removidas as impurezas e

sistema de drenagem mantenha a área gramada suficientemente

assim possam ser devolvidos à natureza sem causar danos

seca. A figura a seguir ilustra o sistema de drenagem em ação.

ambientais e à saúde humana. Geralmente a própria natureza possui a capacidade de decompor a matéria orgânica presente nos rios, lagos e no mar. No entanto, no caso dos efluentes essa matéria é em grande quantidade exigindo um tratamento mais eficaz em uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) que, basicamente, reproduz a ação da natureza de maneira mais rápida. O tratamento de esgoto domiciliar pode ser separado em 4 níveis básicos: nível preliminar , tratamento primário

e tratamento

secundário que tem quase a mesma função, e tratamento terciário 230

Pré-Universitário/SEED

Ciências da Natureza e suas Tecnologias – Química

O topsoil tem uma composição ideal que contém entre 80 e 90% de areia e 10 a 20% de matéria orgânica. Assinale a alternativa correta em relação ao topsoil.

A) É uma mistura homogênea. B) Contém uma fase e dois componentes. C) É uma substância composta. D) É uma mistura heterogênea. E) Contém duas fases e um componente.

Qual processo de separação é responsável pela aromatização

03. (ENEM – 2017)  As centrífugas são equipamentos utili zados em

promovida?

laboratórios, clínicas e indústrias. Seu funcionamento faz uso da

A) Filtração simples.

B) Destilação simples.

aceleração centrífuga obtida pela rotação de um recipiente e que

  xtração por arraste. C)E

D) Sublimação fracionada.

serve para a separação de sólidos em suspensão em líquidos ou de

  ecantação sólido-líquido. E)D

líquidos misturados entre si.

06 (ENEM – 2016 – 2ª APLICAÇÃO) Em Bangledesh, mais da metade

RODITI, I. Dicionário Houaiss de física. Rio de Janeiro: Objetiva, 2005 (adaptado).

dos poços artesianos cuja água serve à população de minerais naturais

Nesse aparelho, a separação das substâncias ocorre em função

e de pesticidas. O arsênio proveniente de minerais naturais e de

A) das diferentes densidades.

pesticidas. O arsênio apresenta efeitos tóxicos cumulativos. A ONU

B) dos diferentes raios de rotação.

desenvolveu um kit para tratamento dessa água a fim de torna-la segura

C) das diferentes velocidades angulares.

para o consumo humano. O princípio desse kit  é a remoção do arsênio

D) das diferentes quantidades de cada substância.

por meio de uma reação de precipitação com sais de ferro(III) que

E) da diferente coesão molecular de cada substância.

origina um sólido volumoso de textura gelatinosa.

04. (ENEM – 2017)  A farinha de linhaça dourada é um produto

Disponível em http://tc.iaea.org. Acesso em: 11 de dez. 2012 (adaptado)

natural que oferece grandes benefícios para o nosso organismo. A

Com o uso do kit, a população local pode remover o elemento tóxico por

maior parte dos nutrientes da linhaça encontra-se no óleo desta

meio de

semente,

A) fervura.

D)  calcinação.

moleculares elevadas. A farinha também apresenta altos teores de

B)f  iltração.

E) evaporação.

fibras proteicas insolúveis em água, celulose, vitaminas lipossolúveis

C)d  estilação

e sais minerais hidrossolúveis.

07. (ENEM – 2013) Entre as substâncias usadas para o tratamento de

Considere o esquema, que resume um processo de separação dos

água está o sulfato de alumínio que, em meio alcalino, forma partículas

rico

em

substâncias

lipossolúveis

com

massas

componentes principais da farinha de linhaça dourada.

em suspensão na água, às quais as impurezas presentes no meio aderem. O método de separação comumente usado para retirar o sulfato de alumínio com as impurezas aderidas é a

A) flotação.

B) levigação.

D)  peneiração.

E)  centrifugação

C)  ventilação.

08. (ENEM - 2011) Belém é cercada por 39 ilhas, e suas populações convivem com ameaças de doenças. O motivo, apontado por especialistas, é a poluição da água do rio, principal fonte de

O óleo de linhaça será obtido na fração A) Destilado 1. B) Destilado 2. C) Resíduo 2. D) Resíduo 3. E) Resíduo 4.

sobrevivência dos ribeirinhos. A diarreia é frequente nas crianças e ocorre como consequência da falta de saneamento básico, já que a população não tem acesso à água de boa qualidade. Como não há água potável, a alternativa é consumir a do rio. (O Liberal. 8 jul. 2008. Disponível em: http:// www.oliberal.com.br.)

05. (ENEM – 2016) Uma pessoa é responsável pela manutenção de

O procedimento adequado para tratar a água dos rios a fim de

uma sauna úmida. Todos os dias cumpre o mesmo ritual: colhe

atenuar os problemas de saúde causados por microrganismos a

folhas de capim-cidreira e algumas folhas de eucalipto. Em seguida,

essas populações ribeirinhas é a

coloca as folhas na saída do vapor da sauna, conforme

A) filtração

B)c  loração

representado na figura.

D) fluoretação

E)d  ecantação

C)c  oagulação

09. (ENEM – 2010)  Em visita a uma usina sucroalcooleira, um grupo de alunos pôde observar a série de processos de beneficiamento da cana-de-açúcar, entre os quais se destacam:

231

Pré-Universitário/SEED

Ciências da Natureza e suas Tecnologias – Química

1. A cana chega cortada da lavoura por meio de caminhões e é

D) Reduzir a poluição e a exploração dos recursos naturais,

despejada em mesas alimentadoras que a conduzem para as

otimizar o uso da água potável e aumentar captação da água da

moendas. Antes de ser esmagada para a retirada do caldo

chuva.

E) Realizar a descarga dos resíduos municipais e industriais

açucarado, toda a cana é transportada por esteiras e passada por um eletroimã para a retirada de materiais metálicos.

diretamente nos mares, de maneira a não afetar a água doce

2. Após se esmagar a cana, o bagaço segue para as caldeiras, que

disponível.

geram vapor e energia para toda a usina.

12. (ENEM – 2009.A)  Na estrutura social, o abastecimento de água

3. O caldo primário, resultante do esmagamento, é passado por

tratada desempenha um papel fundamental para a prevenção de

filtros e sofre tratamento para transformar em açúcar refinado e

doenças. Entretanto, a população mais carente é a que mais sofre

etanol.

com a falta de água tratada, em geral, pela falta de estações de

Com base nos destaques da observação dos alunos, quais as

tratamento capazes de fornecer o volume de água necessário para o

operações físicas de separação de materiais foram realizadas nas

abastecimento ou pela falta de distribuição dessa água.

etapas de beneficiamento da cana-de-açúcar?

A) Separação mecânica, extração, decantação. B) Separação magnética, combustão, filtração. C) Separação magnética, extração, filtração. D) Imantação, combustão, peneiração. E) Imantação, destilação, filtração. 10. (ENEM – 2009.A)   Uma parcela importante da água utilizada no Brasil destina-se ao consumo humano. Háb itos comuns referentes ao uso da água para o consumo humano incluem: tomar banhos demorados; deixar as torneiras abertas ao escovar os dentes ou lavar a louça; usar a mangueira para regar o jardim, lavar a casa e o

No sistema de tratamento de água apresentado na figura, a remoção

carro. A repetição desses hábitos diários pode contribuir para:

do

A) O aumento da disponibilidade de água para a região onde você

respectivamente, nas etapas

mora e do custo da água.

odor

A)1 e 3

e

a

desinfecção

B)1  e 5

C)2  e 4

da

água

coletada

D)2  e 5

ocorrem,

E)3  e 4

B) Manutenção da disponibilidade de água para a região onde você mora e do custo da água.

C)  A diminuição da disponibilidade de água para a região onde ESTRUTURA ATÔMICA E TABELA PERIÓDICA

você mora e do custo da água.

D) O aumento da disponibilidade de água para a região onde você

OS MODELOS ATÔMICOS

mora e a diminuição do custo da água.

 A palavra átomo nasceu por volta de 500 a.C. na Grécia, no sentido

E)  A diminuição da disponibilidade de água para a região onde

de se resolver uma questão filosófica: a matéria poderia ser

você mora e o aumento do custo da água.

subdividida infinitas vezes até se chegar numa partícula final, a última, o átomo.

11. (ENEM – 2009.A)  Nos últimos 60 anos, a população mundial duplicou, enquanto o consumo de água foi multiplicado por sete. Da

TEORIA ATÔMICA DE DALTON

água existente no planeta, 97% são de água salgada (mares e

John Dalton, em 1803, propôs uma teoria que explicava as leis da

oceanos), 2% formam geleiras inacessíveis e lençóis subterrâneos,

conservação da massa (Lavoisier) e das proporções definidas

rios e lagos. A poluição pela descarga de resíduos municipais e

(Proust), é a chamada Teoria Atômica de Dalton. Essa teoria foi

industriais, combinada com a exploração excessiva dos recursos

baseada em diversos experimentos e apontou as seguintes

hídricos disponíveis, ameaça o meio ambiente, comprometendo a

conclusões:

disponibilidade de água doce para o abastecimento das populações

1. Toda matéria é formada de partículas fundamentais, os átomos.

humanas. Se esse ritmo se mantiver, em alguns anos a água

2. Os átomos não podem ser criados e nem destruídos, eles são

potável tornar-se-á um bem extremamente raro e caro.

permanentes e indivisíveis.

Considerando o texto, uma proposta viável para conservar o meio

3. Um composto químico é formado pela combinação de átomos de

ambiente e a água doce seria

dois ou mais elementos em uma razão fixa.

A) Fazer uso exclusivo da água subterrânea, pois ela pouco

4. Os átomos de um mesmo elemento são idênticos em todos os

interfere na quantidade de água dos rios.

aspectos, já os átomos de diferentes elementos possuem

B) Desviar a água dos mares para os rios e lagos, de maneira a

propriedades diferentes. Os átomos caracterizam os elementos.

aumentar o volume de água doce nos pontos de captação.

5. Quando os átomos se combinam para formar um composto,

C) Promover a adaptação das populações humanas ao consumo

quando se separam ou quando acontece um rearranjo são indícios

da água do mar, diminuindo assim a demanda sobre a água

de uma transformação química.

doce.

232

Pré-Universitário/SEED

Ciências da Natureza e suas Tecnologias – Química

MODELO ATÔMICO DE THOMSON Pesquisando raios

MODELO ATÔMICO RUTHERFORD-BOHR

sobre

catódicos

baseando-se

O modelo proposto por Rutherford foi aperfeiçoado por Niels Bohr.

e

Baseando-se

em

feitos

nos

em

estudos relação

alguns experimentos,

ao espectrodo

J.J. Thomson propôs

hidrogênio

um

proposta por Planck em 1900

novo

modelo

e

átomo na

de teoria

atômico. Thomson demonstrou que esses raios podiam ser

(Teoria Quântica), segundo a qual a energia não é emitida em

interpretados como sendo um feixe de partículas carregadas de

forma contínua, mas em “pacotes”, denominados quanta de

energia elétrica negativa. A essas partículas denominaram-se

energia. Foram propostos os seguintes postulados:

elétrons. Por meio de campos magnético e elétrico pôde-se

1. Na eletrosfera, os elétrons descrevem sempre órbitas circulares

determinar a relação carga/massa do elétron.

ao redor do núcleo, chamadas de camadas ou níveis de energia.

Consequentemente, concluiu-se que os elétrons (raios catódicos)

2. Cada camada ocupada por um elétron possui um valor

deveriam ser constituintes de todos os tipos de matéria, pois

determinado de energia (estado estacionário).

observou que a relação carga/massa do elétron era a mesma para

3. Os elétrons só podem ocupar os níveis que tenham uma

qualquer gás empregado. O gás era usado no interior da Ampola

determinada quantidade de energia, não sendo possível ocupar

de Crookes (tubo de raios catódicos), nos quais se realizavam

estados intermediários.

descargas elétricas sob diferentes campos elétricos e magnéticos.

4. Ao saltar de um nível para outro mais externo, os elétrons

Esse foi o primeiro modelo da divisibilidade do átomo, ficando o

absorvem uma quantidade definida de energia ( quantum de

modelo conhecido como “pudim de passas " . Segundo Thomson, o

energia).

átomo seria um aglomerado composto de uma parte de partículas positivas pesadas (prótons) e de partículas negativas (elétrons), mais leves.

MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD Em 1911, Ernest Rutherford, estudando a trajetória

de

partículas

α 

(partículas

5. Ao retornar ao nível mais interno, o elétron emite um quantum de

positivas) emitidas pelo elemento radioativo

energia (igual ao absorvido em intensidade), na forma de luz de cor

polônio, bombardeou uma fina lâmina de

definida ou outra radiação eletromagnética (fóton).

ouro. Ele observou que:

6. Cada órbita é denominada de estado estacionário e pode ser

- a maioria das partículas α atravessavam a

designada por letras K, L, M, N, O, P, Q.

lâmina de ouro sem sofrer desvio em sua trajetória (logo, há uma

7. Cada nível de energia é caracterizado por um número quântico

grande região de vazio, que passou a se chamar eletrosfera);

(n), que pode assumir valores inteiros: 1, 2, 3, etc.

- algumas partículas sofriam desvio em sua trajetória: haveria uma repulsão das cargas positivas (partículas α) com uma região pequena também positiva (núcleo). - um número muito pequeno de partículas batia na lâmina e voltavam (portanto, a região central é pequena e densa, sendo

MODELO ATÔMICO CLÁSSICO

composta portanto, por prótons).

 As partículas presentes no núcleo, chamadas prótons, apresentam carga positiva. A partícula conhecida como nêutron  foi isolada em 1932 por James Chadwick, embora sua existência já fosse prevista por Rutherford.

Diante das observações, Rutherford concluiu que a lâmina de ouro seria constituída por átomos formados com um núcleo muito pequeno carregado positivamente (no centro do átomo) e muito denso, rodeado por uma região comparativamente grande onde estariam os elétrons. Nesse contexto, surge ainda a ideia de que os elétrons estariam em movimentos circulares ao redor do núcleo, uma vez que se estivesse parados, acabariam por se chocar com o núcleo, positivo (sistema planetário). O pesquisador acreditava que o átomo seria de 10.000 a 100.000 vezes maior que seu núcleo. 233

Pré-Universitário/SEED

Ciências da Natureza e suas Tecnologias – Química

Dessa forma, o modelo atômico clássico constitui-se de um núcleo,

Isso possibilitou a antecipação das propriedades de outros

no qual se encontram os prótons e nêutrons, e de uma eletrosfera,

elementos, determinando assim, se seriam ou não metálicos.

na qual estão os elétrons girando ao redor do núcleo em órbitas.

*Johann Wolfgang Dobereiner = Tríades (Li, Na, K) (Cl, Br, I) *Alexandre de Chancourtois = parafuso telúrico (só dava certo até  A=40 Ca) *Newlands = lei das oitavas *Mendeleev = ordem crescente de massa atômica, criou-se períodos e famílias ou grupos, as propriedades eram semelhantes nas famílias. *Moseley = Lei periódica atual – quando os elementos químicos são

Considerando-se a massa do próton como padrão, observou-se que sua massa era aproximadamente igual à massa do nêutron e 1836 vezes maior que o elétron.  A essas três partículas básicas, prótons, nêutrons e elétrons, é comum denominar partículas elementares ou fundamentais.

2. Átomos –Números de Identificação: 

Número atômico de um átomo (Z): é o número de prótons

agrupados em ordem crescente de Z, observa-se a repetição

(cargas positivas) que há no seu núcleo. Um átomo é diferente de

periódica de várias propriedades.

outro pelo valor de Z (z = p). 

TABELA PERIÓDICA ATUAL Ordem crescente de número atômico (Z).

Número de massa de um átomo (A): é a quantidade de núcleos

em um átomo. Núcleos são prótons e nêutrons (A = p + n) Para

Períodos correspondem ao nível ou camada, são as sete linhas.

representar o número de prótons, nêutrons e elétrons de uma

Famílias ou grupos, são as 18 colunas

espécie X

Famílias A e zero – elementos representativos (exceto H) – bloco s ou p Coluna / Família

Num átomo, o número de prótons é igual ao número de elétrons. O

1 / IA 2 / IIA 13 / IIIA 14 / IVA 15 / VA 16 / VIA 17 /VIIA 18/Zero

átomo é eletricamente neutro. 

Um íon é um átomo desequilibrado eletricamente, ou seja, o

número de elétrons não é igual ao de prótons como ocorre num átomo (ou numa molécula). O ânion tem carência de elétron(s), sendo íon positivo.

ISÓTOPOS, ISÓBAROS, ISÓTONOS E ISOELETRÔNICOS: 

Isótopos: são átomos (ou íons) de um mesmo elemento com igual Isóbaros: são átomos (ou íons) de elementos diferentes com

Alcalinos Alcalinos terrosos Família do boro Família do carbono Família do nitrogênio Calcogênios Halogênios Gases nobres

ns 1 ns 2 ns 2 np 1 ns 2 np 2 ns 2 np 3 ns 2 np 4 ns 2 np 5 ns 2 np 6

interna (bloco f) lantanídios e actinídios.

o

Bloco d = (n-1)d 1a10= d1 d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 d 7 d 8 d 9 d 10

mesmo número de massa (6C14 e 7N14) 

Configuração

Famílias B – elementos de transição externa (bloco d) e de transição

número atômico e diferentes números de massa ( 17Cℓ35 e 17Cℓ37). 

Nome

Nº de e  – na camada de valência 1 2 3 4 5 6 7 8

Bloco f = (n-2) f 1a14 = f 1 f  2 f  3 f  4 f  5 f  6 f  7 f  8 f  9 f  10 f 11 f  12 f  13 f  14

Isótonos: são átomos (ou íons) de elementos diferentes com o

mesmo número de nêutrons ( 11Na23 e 12Mg24).

Naturais e artificiais (cisurânicos e transurânicos)

Espécies Isoeletrônicas: são átomos, moléculas, ou íons com o

Estados físicos das substâncias simples nas CNTP: líquidos (Hg e

mesmo número de elétrons ( 10Ne e 13 Aℓ3+).

Br 2); gasosos H 2, N2, O2, F2, Cl2, e os gases nobres; os demais

2.1. Distribuição Eletrônica em Átomos e Íons

formam substâncias simples no estado sólido.



Fazer o diagrama de Linus Pauling.



Observar a lotação máxima nos subníveis s, p, d, e f.



Seguir a ordem crescente de energia dos subníveis (seguir as

diagonais).

DIAGRAMA DE LINUS PAULING

Propriedades gerais Metais:  são bons condutores de calor e eletricidade; são maleáveis e dúcteis; possuem brilho metálico característico; possuem cor entre

TABELA PERIÓDICA HISTORICO Com o aumento do número de elementos descobertos, os cientistas

acinzentado e prateado com exceção do Cu e do Au; sólidos com exceção do Hg que é líquido.

iniciaram a investigação de modelos para reconhecer as

Ametais: não são bons condutores de calor e eletricidade; não

propriedades e desenvolver esquemas de classificação. A primeira

possuem brilho.

classificação, foi a divisão dos elementos em metais e não-metais. 234