Qual a porcentagem aproximada de gás oxigênio que há no ar atmosférico que normalmente respiramos oa 50% ob 70% 20%?

Q: Qual é a porcentagem aproximada de gás oxigênio que há no ar atmosférico que normalmente respiramos?

Calcula-se que o ar atmosférico seja composto por aproximadamente 21 % de oxigênio. O nitrogênio (N2) compõe aproximadamente 78% do ar atmosférico, e é de extrema importância para todos os seres vivos, pois participa da formação de diversas moléculas orgânicas necessárias para o seu metabolismo.

Q: Qual a porcentagem aproximada de gás oxigênio que há no ar atmosférico que normalmente respiramos oa 50% ob 70% c 20%?

O ar é composto por cerca de 78% de gás nitrogênio (N2), aproximadamente 20% de gás oxigênio (O2), aproximadamente 1% de gás argônio (Ar) e cerca de 1% de outros gases, como o gás carbônico (CO2) e vapor de água.

Q: Que há no ar atmosférico que normalmente Respirámos a 50% B 70% c 20%?

A porcentagem aproximada de gás oxigênio que há no ar atmosférico que normalmente respiramos é de 20% (Letra C). O ar atmosférico é composto por uma mistura de gases, como o nitrogênio, oxigênio, gás carbônico e alguns gases nobres.

Q: Qual a porcentagem de gás oxigênio presente na atmosfera?

Os principais elementos químicos que compõem o ar da Terra são o Nitrogênio e o Oxigênio. O primeiro ocupa 78% da atmosfera e o segundo, 21%.

1 C41A_QUIM_ALICE 23/05/13 15:25 Página 117 Compostos inorgânicos III e Cálculo estequiométrico Módulos 23 Eletrólitos e não eletrólitos 24 Força de ácidos 25 Cálculo estequiométrico relação entre massa e quantidade de matéria 26 Relação entre volume e quantidade de matéria 27 Reagente em excesso, pureza e rendimento cloreto de sódio se dissocia, quando dissolvido em água, formando uma solução eletrolítica Cálculo estequiométrico (exercícios) Eletrólitos e não eletrólitos Solução eletrolítica: íons livres Eletrólitos Foto bjetivo Mídia Foto bjetivo Mídia Uma solução aquosa de HCl é boa condutora de eletricidade. A lâmpada brilha intensamente. Já a solução de ácido acético (CH3CH) faz a lâmpada acender fracamente. 1. Soluções condutoras e não condutoras de corrente elétrica Com a descoberta da pilha elétrica, por volta de 1800, os químicos notaram que, introduzindo dois fios condutores ligados aos polos de uma pilha numa solução aquosa de sal de cozinha (NaCl), e colocando-se no circuito uma lâmpada, esta se acendia, demonstrando que a solução conduzia corrente elétrica. No entanto, se a solução aquosa fosse de açúcar comum (sacarose), a lâmpada permanecia apagada, evidenciando-se, assim, que a solução não conduzia corrente elétrica. 117

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Qual é a porcentagem aproximada de gás oxigênio que há no ar atmosférico que normalmente respiramos?
Qual a porcentagem aproximada de gás oxigênio que há no ar atmosférico que normalmente respiramos oa 50% ob 70% c 20%?
Que há no ar atmosférico que normalmente Respirámos a 50% B 70% c 20%?
Qual a porcentagem de gás oxigênio presente na atmosfera?

2 Para explicar o fato de algumas soluções con du zirem corrente elétrica e outras não, surgiu, ainda no século XIX, a teoria da Dissociação Eletrolítica de Arrhenius, que nos informa que uma substância, ao ser colocada na água, vai-se subdividindo em partículas menores. Para alguns compostos, como o açúcar, essa divisão para nas moléculas. Como as moléculas de açúcar são eletricamente neutras, não há condução de cor rente elétrica. Em outros compostos, como o NaCl, a divisão dá origem a íons livres. apare cimento dos íons livres torna a solução condutora de corrente elétrica. 2. Soluções não eletrolíticas ou moleculares Verifica-se, experimentalmente, que são não con - dutoras de corrente elétrica as soluções aquosas de açúcar, álcool, éter etc. Estas soluções são chamadas de não eletrolíticas ou moleculares e os compostos, o açúcar (C 12 H ), o álcool (C 2 H 6 ), o éter (C 4 H 10 ), de não eletrólitos. Estes têm natureza covalente. H 2 C 12 H (s) C 12 H (aq) A partícula C 12 H é eletricamente neutra. 3. Soluções eletrolíticas Verifica-se, experimentalmente, que são condutoras de corrente elétrica as soluções aquosas de NaCl, KI, NaH, HCl etc. Essas soluções são chamadas de eletrolíticas e os compostos, o NaCl, o KI, o NaH, o HCl, de eletrólitos. A explicação para o fato de as soluções de NaCl, KI, NaH e HCl conduzirem corrente elétrica é o apare - cimento de íons livres que ocorrem quando esses compostos são colocados na água. H 2 NaCl(s) Na + (aq) + Cl (aq) H 2 NaH(s) Na + (aq) + H (aq) KI(s) H 2 K + (aq) + I (aq) H 2 HCl(g) H + (aq) + Cl (aq) 118

3 4. Mecanismo da condução de eletricidade Seja o eletrólito AB que, em solução aquosa, libera os íons A + e B. H 2 AB A + + B As placas condutoras que são mergulhadas na água recebem o nome de eletrodos. Estes são ligados aos polos da pilha. eletrodo ligado ao polo negativo da pilha atrai os cátions. Como estes estão livres, eles se dirigem a esse ele trodo (catodo). eletrodo ligado ao polo positivo da pilha atrai os ânions, que se dirigem a esse eletrodo (anodo). 6. Eletrólitos de natureza iônica Neste caso, os íons já existem no composto no estado sólido, formando uma rede, um retículo. É o caso dos sais (NaCl) e das bases (NaH). eletrodo positivo arranca elétron do ânion, neu - tralizando a carga elétrica. B e + B 0 s compostos iônicos são todos sólidos nas con di - ções ambientes. No estado sólido, não conduzem corrente elétrica, pois os íons estão presos no retículo. Esse retículo se quebra, quando se coloca o ele - trólito na água, ou, ainda, quando se funde o composto: + H 2 NaCl(s) Na + (aq) + Cl (aq) Fusão NaCl(s) Na + (l) + Cl (l) s elétrons são puxados pela pilha e vão para o eletrodo negativo. cátion arranca elétron do eletrodo negativo, neutralizando a carga elétrica. Composto iônico conduz a eletricidade quando fun - dido (liquefeito) ou em solução aquosa. Ao processo de separação dos íons, dá-se o nome de dissociação iônica. A + + e A 0 Dissociação iônica circuito elétrico é fechado da seguinte maneira: 1) em solução aquosa, a carga elétrica é trans por tada pelos íons; 2) na parte sólida, a corrente elétrica é formada por elétrons. 5. Eletrólitos s chamados eletrólitos, compostos que, colocados na água, dão origem a soluções eletrolíticas, podem ser de dois tipos: de natureza iônica e de natureza covalente. 119

4 7. Eletrólitos de natureza covalente (moleculares) Quando colocamos certos compostos covalentes (Ex.: ácidos) na água, ocorre uma reação entre o eletrólito e a água, que dá origem aos íons, os quais tornam a solução condutora de corrente elétrica. Por exemplo, ao colocarmos HCl na água, ocorre a reação equacionada: xx x xx H Cl H + x + H 2 H Cl íons que tornam a solução condutora íon H 3 + (hidroxônio ou hidrônio) nada mais é que o íon H + (próton) ligado à molécula de H 2. Uma simplificação muito utilizada dessa reação é: H 2 HCl H + (aq) + Cl (aq) Como se observa, nos compostos de natureza co - valente, a formação dos íons dá-se por meio de uma rea - ção. Estes íons não existiam anteriormente no composto HCl. cloreto de hidrogênio puro (gasoso ou líquido) não conduz a eletricidade. Em solução aquosa, é bom condutor de corrente elétrica. A esse processo de formação de íons, dá-se o nome de ionização. Ionização Assim, é importante diferenciar: DISSCIAÇÃ IÔNICA separação de íons de um retículo cristalino. H 2 Na + Cl (s) Na + (aq) + Cl (aq) INIZAÇÃ formação de íons por meio de rea - ção entre a molécula do eletrólito e a água. HCl + H 2 H 3 + (aq) + Cl (aq) ou H 2 HCl H + (aq) + Cl (aq) (UFSCar-SP MDEL ENEM) Sal de cozinha (cloreto de só - dio) e açúcar (sacarose) são sólidos brancos solúveis em água. Suas soluções aquosas apresentam comporta mentos completamente diferentes quanto à condução de corrente elétrica. É correto afirmar que a) o cloreto de sódio é um composto iônico e sua solução aquosa conduz corrente elé trica, devido à presença de moléculas de NaCl. A sacarose é um composto co valente e sua solução aquosa tem visco sidade muito alta, diminuindo a condu tividade da água. b) uma substância como o cloreto de sódio, que em solução aquosa forma íons, é chamada de eletrólito. A solução de saca rose conduz corrente elétrica, devido à formação de ligações covalentes entre as moléculas de sacarose e água. c) o cloreto de sódio é um composto iônico e suas soluções aquosas conduzem cor rente elétrica, devido à presença de íons livres. A sacarose é um composto cons tituí do de moléculas e suas soluções aquo sas não conduzem corrente elétrica, pois as moléculas neutras de sacarose não contribuem para o transporte de cargas. d) a dissolução de sacarose em água leva à quebra das moléculas de sacarose em glicose e frutose e estas moléculas conduzem corrente elétrica. A solução de sal, por sua vez, apresenta condutividade menor que a da água destilada. e) soluções aquosas de sacarose ou de cloreto de sódio apresentam condu tivi dade elétrica maior do que aquela apre sentada pela água pura, pois há formação de soluções eletrolíticas. s íons for - mados são os responsáveis pelo trans porte de cargas em ambos os casos. A equação química que corresponde à dissolução do cloreto de sódio em água é: H 2 NaCl(s) Na 1+ (aq) + Cl 1 (aq) A solução resultante é eletrolítica devido à presença de íons livres. A sacarose é um composto molecular solúvel na água, mas não ocorre a sua dissociação: H 2 C 12 H (s) C 12 H (aq) A solução resultante é não eletrolítica, pois as molé culas neutras de sacarose não contribuem para o transporte de cargas elétricas. Resposta: C 120

5 (UEG-G MDEL ENEM) Por muito tempo, na maioria das escolas, as aulas de Química eram ministradas sob forma de transmissão de conteúdos. Nos dias atuais, muitos professores utilizam a experimentação para enriquecer suas aulas. Uma professora realizou junto com seus alunos as experiências que se seguem: A seguir, os alunos fizeram as seguintes afirmações: I. A solução de água e açúcar é considerada uma solução eletro líti ca. II. A solução de água e sal permite a passagem de corrente elétrica. III. As substâncias moleculares como HCl, NaCl e C 12 H 22 11, quando dissolvidas em água, sofrem ionização. IV. Água e ácido sulfúrico, quando puros, praticamente não con - duzem corrente elétrica, porém uma solução de H 2 S 4 em água é uma boa condutora de eletricidade. Assinale a alternativa correta. a) Apenas as afirmações I, II e III são verdadeiras. b) Apenas as afirmações I e III são verdadeiras. c) Apenas as afirmações II e IV são verdadeiras. d) Todas as afirmações são verdadeiras. I. Falsa. Solução aquosa de açúcar não é eletrolítica. II Verdadeira. III. Falsa. NaCl é um sal que sofre dissociação, de acordo com a equação química: H 2 NaCl Na + + Cl C 12 H é um açúcar, que não se ioniza em água. HCl é um ácido que se ioniza de acordo com a equação química: HCl + H 2 H Cl IV. Verdadeira. H 2 S 4, um ácido, sofre ionização em água. Resposta: C (UFMG MDEL ENEM) bserve o desenho. Ele repre senta um circuito elétrico. béquer contém água pura, à qual se adiciona uma das seguintes substâncias. KH(s), C 2 H 6 (l) (álcool comum), HCl(g), NaCl(s) (UFPE MDEL ENEM) Considere a figura abaixo: Após essa adição, a lâmpada pode ou não acender. In dique quantas dessas substâncias fariam a lâmpada acender. a) 4 b) 3 c) 2 d) 1 H 2 KH(s) K + (aq) + H (aq) conduz H 2 C 2 H 6 (l) C 2 H 6 (aq) não conduz HCl(g) + H 2 (l) H 3 + (aq) + Cl (aq) conduz H 2 NaCl(s) Na + (aq) + Cl (aq) conduz Resposta: B e as seguintes possibilidades para o líquido existente no bé - quer. I) H 2 II) H 2 + glicose III) H 2 + sal de cozinha Que alternativa melhor descreve a condição da lâmpada? a) Acesa em II e apagada nas demais. b) Apagada em I e acesa nas demais. c) Apagada em I e II. d) Acesa em I, II e III. e) Acesa em I e apagada nas demais. Água pura e solução aquosa de glicose praticamente não con - duzem corrente elétrica. Resposta: C 121

6 24 Força de ácidos Ácido forte: ioniza-se bastante 1. Eletrólitos fortes e fracos HCN + H 2 H CN Quando dissolvido em água, um ácido ioniza-se liberando íons H + que imediatamente se ligam a moléculas de água, formando os íons hidrônio (H 3 + ). H + HCl + H 2 H 3 + (aq) + Cl (aq) moléculas dissolvidas 10 moléculas ionizam-se sobram 990 moléculas intactas 10 íons H íons CN Costuma-se escrever essa equação de maneira simplificada: HCl H + (aq) + Cl (aq) Subentende-se que o íon H + se liga à molécula de água formando H 3 +. No caso do HCl, verifica-se que, para cada mo - léculas dissolvidas, 920 moléculas ionizam-se, formando 920 íons H 3 + (ou H + ) e 920 íons Cl. HCl + H 2 H Cl moléculas dissolvidas 920 moléculas ionizam-se sobram 80 moléculas intactas 920 íons H íons Cl Considerando o ácido cianídrico (HCN), verifica-se que, para cada mo lé culas dissolvidas, apenas 10 se ionizam, formando 10 íons H 3 + e 10 íons CN. bserve que na solução de HCl existe maior quantidade de íons do que na solução de HCN. Baseado nesse fato, surgiu o conceito de força. Eletrólito forte é aquele que se ioniza bastante (exemplo: HCl). Eletrólito fraco é aquele que se ioniza pouco (exemplo: HCN). 2. Grau de ionização (α): a medida da força grau de ionização mede a força dos eletrólitos. É representado pela letra grega alfa (α). btém-se pela relação: número de moléculas ionizadas α = número de moléculas inicialmente dissolvidas Quanto maior o grau de ionização α, maior a força dos ácidos. ácido clo rídrico, HCl, é mais forte que o ácido cianídrico (HCN). bserve o diagrama a se guir. 122

7 3. Classificação dos ácidos quanto à força A partir do grau de ionização α, podemos estabe - lecer uma tabela de força para os ácidos: Tipo de ácido α Exemplos Veja a tabela a seguir: Ácido Número de áto - mos Número de H ionizáveis HCl HMn m Classificação muito forte muito forte Fortes α > 50% HCl, HBr, HI, H 2 S 4, HN 3, HCl 4 Semifortes 50% α 10% HF, H 3 P 4, HN 2 Fracos α < 10% HCN, H 2 S, H 2 C 3, H 3 B 3 Apenas três hidrácidos são fortes: HI, HBr, HCl HN forte H 2 S forte H 3 P semiforte HN semiforte HCl fraco H 3 B fraco 4. xoácidos regra de Linus Pauling s oxoácidos, como sabemos, são os ácidos que têm oxigênio. Para sabermos sua força, vamos identificar com a letra m a diferença entre o número de átomos de oxigênio e o número de átomos de hidrogênio ionizável. m = (número de átomos de oxigênio) (número de átomos de hidrogênio ionizável) Assim, quando m = 3 : ácido muito forte m = 2 : ácido forte m = 1 : ácido semiforte m = 0 : ácido fraco Significado do número m bserve a fórmula estrutural do ácido nítrico (HN 3 ) H N Dos três átomos de oxigênio, apenas um está ligado a átomo de hidrogênio. nú mero m fornece a quantidade de átomos de oxigênio não ligados a hidrogênio. Li nus Pauling de monstrou que, quanto maior o número m, maior é a força do ácido. Geralmente, dada a fórmula molecular do ácido, para achar o valor de m basta tomar o número de átomos de oxigênio e tirar o número de átomos de hidrogênio. Exemplo: HN 3 m = 3 1 = 2 Deve-se tomar cuidado com dois ácidos do fósforo: H 3 P 3 e H 3 P 2. Como já vimos, os ácidos quando coloca dos em água liberam H +. Nos oxoácidos, os H + são provenientes de átomos de hidrogênio ligados a oxigênio. Esses átomos de hidrogênio são ionizáveis. Quando um ácido apresenta um hidrogênio não ligado a oxigênio, o hidrogênio é não ionizável. Ácido fosforoso: H 3 P 3 H H H Esse ácido tem apenas dois áto mos de hidrogênio ionizável. Portanto: m = 3 2 = 1 (semiforte) Ácido hipofosforoso: H 3 P 2 H H H Existe apenas um átomo de hi drogênio ionizável. Portanto: m = 2 1 = 1 (semiforte) P P 123

8 Ácido carbônico: H 2 C 3 Pela regra de Linus Pauling, teríamos: m = 3 2 = 1 ácido carbônico deveria ser semiforte. No entanto, ele é muito fraco devido ao fato de ser instável. Em vez de ionizar-se, ele se decompõe: H 2 C 3 H 2 + C 2 Ácido Número de Átomos N ọ de H Ionizáveis m Classificação Fórmula Estrutural H 2 C FRAC (pela regra, seria semiforte) H C = H H H 3 P SEMIFRTE H P H 3 P SEMIFRTE H H H P H No Portal bjetivo Para saber mais sobre o assunto, acesse o PRTAL BJETIV ( e, em localizar, digite QUIM1M401 (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) pro - cesso de industrialização tem gerado sérios problemas de ordem ambiental, econômica e social, entre os quais se pode citar a chuva ácida. s ácidos usualmente presentes em maiores proporções na água da chuva são o H 2 C 3, formado pela reação do C 2 atmosférico com a água, o HN 3, o HN 2, o H 2 S 4 e o H 2 S 3. Esses quatro últimos são formados principalmente a partir da reação da água com os óxidos de nitrogênio e de enxofre gerados pela queima de combustíveis fósseis. A for ma ção de chuva mais ou menos ácida depende não só da concentração do ácido formado, como também do tipo de ácido. Essa pode ser uma informação útil na elaboração de estratégias para minimizar esse problema ambiental. Se consideradas concentrações idênticas, quais dos ácidos citados no texto conferem maior acidez às águas das chuvas? a) HN 3 e HN 2. b) H 2 S 4 e H 2 S 3. c) H 2 S 3 e HN 2. d) H 2 S 4 e HN 3. e) H 2 C 3 e H 2 S 3. s ácidos sulfúrico (H 2 S 4 ) e nítrico (HN 3 ) são ácidos fortes, isto é, ionizam de maneira intensa produzindo grande quantidade de íons H +, o que confere maior acidez às águas das chuvas. Quanto maior a concentração de íons H +, maior a acidez. Nota: De acordo com a Regra de Linus Pauling, quanto maior o número de átomos de oxigênio não ligados a hidrogênio, maior a força. HN 2 H N = Semiforte HN 3 = H N Forte Resposta: D H 2 S 3 H S H Semiforte H 2 S 4 H S H Forte (FATEC-SP MDEL ENEM) Considere a seguinte tabela de informações so bre três substâncias químicas sólidas X, Y e Z, quanto à so lubilidade em água e condu tibilidade elétrica. Substância sólida X Y Z Solubilidade em água Muito solúvel Insolúvel Muito solúvel Condutibilidade elétrica Não conduz no estado só - lido; suas soluções aquo - sas são boas condutoras. Boa condutora no estado só lido. Não conduz no estado só - lido; suas soluções aquo - sas apre sentam condu tibi - lida de tão fraca quanto à da água pura. 124

9 Nessa tabela, X, Y e Z podem ser, respectivamente, a) NaCl, CaC 3 e Au b) NaCl, Au e C 12 H (sacarose) c) C 12 H (sacarose), CaC 3 e NaCl d) CaC 3, C 12 H (sacarose) e Au e) NaCl, C 12 H (sacarose) e Au Substância X: é um composto iônico, pois é solúvel em água e sua solução aquosa é condutora de corrente elétrica (NaCl). Substância Y: é um metal, pois conduz corrente elé trica no estado sólido e não é solúvel em água (Au). Substância Z: é um composto molecular, pois não conduz corrente elétrica nem no estado sólido nem em solução aquosa (C 12 H ). Resposta: B (FCB-ARARAS-SP MDEL ENEM) Após a ionização de um áci do em água, observou-se que o número de moléculas ionizadas era o quádruplo do número de moléculas não ionizadas. Com base nessa observação, a porcentagem de ionização do referido ácido era: a) 25% b) 40% c) 70% d) 75% e) 80% x: n ọ de moléculas não ionizadas 4x: n ọ de moléculas ionizadas n ọ de moléculas ionizadas α = n ọ de moléculas dissolvidas H 2 S 1,0. 10 α = 23 = 0,10 1, H 2 S 4 2,0. 10 α = 23 = 0,67 3, HN 3 8,0. 10 α = 23 = 0,80 1, H 2 S < H 2 S 4 < HN 3 4x α = = 0,8 80% x 100 4x + x Resposta: E Para ácidos oxigenados, quanto maior o número (m) de áto mos de oxigênio não ligados a H, maior será a força do ácido. rdene os seguintes ácidos, do mais fraco para o mais forte: HCl 4, H 3 P 4, HN 3, H 3 B 3 Têm-se os três ácidos e os valores da tabela, que foram obtidos dissolvendo-os em água à temperatura constante. HCl 4 : m = 4 1 = 3 H 3 P 4 : m = 4 3 = 1 HN 3 : m = 3 1 = 2 H 3 B 3 : m = 3 3 = 0 H 3 B 3 < H 3 P 4 < HN 3 < HCl 4 Ácido Número de moléculas dissolvidas Número de moléculas ionizadas H 2 S 1, , H 2 S 4 3, , HN 3 1, , Calcule o grau de ionização para cada ácido e coloque-os em ordem crescente de sua força. 125

10 25 Cálculo estequiométr ico relação entre massa e quantidade de matéria Coeficientes: proporção entre quantidades de matéria 1. Coeficientes Em uma equação química, são escritos: a) as fórmulas dos reagentes e produtos. b) os coeficientes de acerto. s coeficientes indicam a proporção entre os nú - me ros de moléculas das substâncias participantes da rea ção. Na reação de formação do cloreto de hidrogênio (HCl), para cada molécula de H 2, é consumida uma mo lé - cula de Cl 2, para formar duas mo léculas de HCl. Se ti ver - mos moléculas de H 2, serão consumidas mo lé - culas de Cl 2 para formar moléculas de HCl. s coe - ficientes unitários podem ser omitidos. 1H 2 + 1Cl 2 2HCl ou H 2 + Cl 2 2HCl 2. Proporção entre as quantidades de matéria (mols) s coeficientes fornecem a proporção entre os números de moléculas, que coincide com a pro - porção entre as quantidades de matéria (mols). Na equação 1H 2 + 1Cl 2 2HCl temos: 1 molécula de H 2 : 1 molécula de Cl 2 : 2 moléculas de HCl. A proporção não se altera quando se multiplicam os termos por 6, (número de Avogadro). 1. 6, moléculas de H 2 : 1. 6, mo - léculas de Cl 2 : 2. 6, molé culas de HCl. Portanto: 1 mol de H 2 : 1 mol de Cl 2 : 2 mols de HCl. Frisando: s coeficientes indicam a proporção entre as quantidades de matéria (mols). No balanceamento de uma equação, ge ralmente se usam os menores números in teiros. 2H H 2 Quando o objetivo é apresentar a pro porção entre as quantidades de matéria, podem ser usados números fracionários. 1H 2 + 1/2 2 1H 2 2 : 1 : 2 equivale a 1 : 1/2 : 1? Saiba mais Responda às perguntas, sem fazer conta. 1) Na reação Zn + 2HCl ZnCl 2 + H 2, quantos mols de H 2 são obtidos, quando 4 mols de Zn rea - gem com 8 mols de HCl? 2) Na reação 2HCl + Ba(H) 2 BaCl 2 + 2H 2, quantos mols de H 2 são obtidos, quando 6 mols de HCl reagem com 3 mols de Ba(H) 2? 3) Na reação H 2 S 4 + 2NaH Na 2 S 4 + 2H 2, quantos mols de H 2 S 4 são necessários para se obter 20 mols de H 2? 4) Na reação H 3 P 4 + 3NaH Na 3 P 4 + 3H 2, quantos mols de NaH são necessários para se obter 15 mols de H 2? RESPSTAS 1) 4 2) 6 3) 10 4) Cálculo estequiométrico É o cálculo das quantidades de reagentes e produtos que participam de uma reação química. Essas quantidades podem ser expressas de diversas maneiras: massa; volume; quantidade de matéria (mols); número de moléculas. s cálculos estequiométricos baseiam-se nos coeficientes da equação. É im portante saber que, numa equação balanceada, os coeficientes nos dão a pro por - ção em mols dos participantes da reação. Assim, observando uma equação como 2C(g) (g) 2C 2 (g), de ve mos saber que ela indica que 2 mols de C reagem com 1 mol de 2 para formar 2 mols de C

11 ML Mol é unidade para medir quantidade de ma téria no Sistema Internacional. 1 mol de átomos = 6, átomos 1 mol de moléculas = 6, molé culas MASSA MLAR Massa molar de um elemento é a massa de 6, átomos do elemento. Coincide numericamente com a massa atô mica. Massa atômica do Al: 27u Massa molar do Al: 27 g/mol Massa molar de uma substância é a massa de 6, moléculas da substância. Coin cide numericamente com a massa mo lecular. Massa molecular da água: 18u Massa molar da água: 18g/mol VLUME MLAR Nas mesmas condições de pressão e tem peratura, 1 mol de qualquer gás ocupa o mes mo volume. Nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP : 1 atm e 0 C), o volume molar de um gás é 22,4 L/mol. Vejamos agora, no quadro a seguir, várias grandezas envolvidas em uma reação química. Para isso, devemos lembrar os valores das massas molares: C(28 g/mol); 2 (32 g/mol) e C 2 (44 g/mol). 2C(g) (g) 2C 2 (g) em mols 2 mols de C reagem com 1 mol de 2 formando 2 mols de C 2 em massa 2. 28g de C reagem com 1. 32g de 2 formando 2. 44g de C 2 em volume nas CNTP 2. 22,4L de C reagem com 1. 22,4L de 2 formando 2. 22,4L de C 2 em moléculas moléculas de C reagem com moléculas de 2 formando moléculas de C 2 4. Tipos de cálculo estequiométrico s dados do problema podem vir expressos das mais diversas maneiras: quantidade de matéria (mols), massa em gramas, número de moléculas, volume etc. Em todos esses tipos de cálculo estequiométrico, vamo-nos basear nos coe ficientes da equação que, como vimos, dão a proporção em mols das substâncias participantes da reação. 5. Relação massa/massa e massa/quantidade de matéria s dados do problema e as quantidades incógnitas pedidas são expressos em termos de massa ou quantidade em mols. Exemplo: Na reação: N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g), qual a massa de NH 3 obtida, quando reagem totalmente 3g de H 2? Massas molares: H 2 : 2g/mol, NH 3 : 17g/mol a) Proporção em quantidade de matéria (coe ficientes) 3 mols de H 2 2 mols de NH 3 b) Regra de três 3. 2g de H g de NH 3 3g g 3g de H 2 x x = = 17g 3. 2g 127

12 (SIMULAD INEP ENEM) Dê-me um navio cheio de ferro e eu lhe darei uma era glacial, disse o cientista John Martin ( ), dos Estados Unidos, a respeito de uma proposta de inter venção am - biental para resolver a elevação da tempera tura global; o americano foi recebido com muito ceticismo. pesquisador notou que mares com grande concentra ção de ferro apresentavam mais fitoplâncton e que essas algas eram capazes de absorver elevadas concentrações de dióxido de carbono da atmosfera. Esta incorporação de gás carbônico e de água (H 2 ) pelas algas ocorre por meio do processo de fotos sín - tese, que resulta na produ ção de matéria orgânica empregada na cons - tituição da biomassa e na liberação de gás oxigênio ( 2 ). Para essa pro - posta funcionar, o carbono absorvido deveria ser mantido no fundo do mar, mas como a maioria do fitoplâncton faz parte da cadeia alimentar de organismos marinhos, ao ser decomposto devolve C 2 à atmosfera. s sete planos para salvar o mundo. Galileu, n (com adaptações). Considerando que a ideia do cientista John Martin é viável e eficiente e que todo o gás carbônico absorvido (C 2, de massa molar igual a 44 g/mol) transforma-se em biomassa fitoplanctônica (cuja densidade populacional de 100 g/m 2 é representada por C 6 H 12 6, de massa molar igual a 180 g/mol), um aumento de 10 km 2 na área de distribuição das algas resultaria na a) emissão de 4,09 x 10 6 kg de gás carbônico para a atmosfera, bem como no consumo de toneladas de gás oxigênio da atmosfera. b) retirada de 1,47 x 10 6 kg de gás carbônico da at mos fera, além da emissão direta de toneladas de gás oxigênio para a atmosfera. c) retirada de 1,00 x 10 6 kg de gás carbônico da atmos fera, bem como na emissão direta de toneladas de gás oxigênio das algas para a atmosfera. d) retirada de 6,82 x 10 5 kg de gás carbônico da at mos fera, além do consumo de toneladas de gás oxigênio da atmosfera para a biomassa fitoplanctônica. e) emissão de 2,44 x 10 5 kg de gás carbônico para a atmosfera, bem como na emissão direta de milhares de toneladas de gás oxigênio para a atmosfera a partir das algas. Considerando a ideia de John Martin viável e eficiente e que todo o C 2 absorvido seja transformado em glicose, C 6 H 12 6, temos: 1km = 10 3 m 1km 2 = 10 6 m 2 10km 2 = 10 7 m 2 1m 2 100g de C 6 H m 2 x x = 10 9 g de C 6 H 12 6 Equação da fotossíntese: 6 C 2 + 6H 2 C 6 H mol 1 mol 6. 44g 180g y 10 9 g y = 1, g = 1, kg aumento de 10km 2 na área de distribuição das algas resultaria na retirada de 1, kg de C 2 da atmosfera e na emissão de toneladas de 2 para a atmosfera. Resposta: B (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) s exageros do final de semana podem levar o in divíduo a um quadro de azia. A azia pode ser descrita como uma sensação de queimação no esôfago, provocada pelo desbalanceamento do ph estomacal (excesso de ácido clorídrico). Um dos antiácidos comumente empregados no combate à azia é o leite de magnésia. leite de magnésia possui 64,8 g de hidróxido de magnésio Mg(H) 2 por litro da solução. Qual a quantidade de ácido neutra lizado ao se ingerir 9 ml de leite de magnésia? Dados: Massas molares (em g mol 1 ): Mg = 24,3; Cl = 35,4; = 16; H = 1. a) 20 mol b) 0,58 mol c) 0,2 mol d) 0,02 mol e) 0,01 mol Massa de Mg(H) 2 em 9mL de solução: 1000mL 64,8g x = 0,5832g de Mg(H) 2 9mL x Massa molar do Mg(H) 2 = 24, )g/mol = 58,3g/mol Equação da neutralização: Mg (H) 2 + 2HCl MgCl 2 + 2H 2 1 mol de Mg(H) 2 2 mol de HCl 58,3g 2 mol y = 0,02 mol de HCl 0,5832g y Resposta: D Dada a reação 1Zn + 2HCl 1ZnCl 2 + 1H 2, e sabendo-se que as massas molares em g/mol são Zn: 65; HCl: 36,5, responda: Qual a massa de Zn necessária para reagir com 109,5g de HCl? Pela equação, vemos que: 1 mol de Zn reage com 2 mols de HCl Então: reagem com 65g de Zn 2 x 36,5g de HCl x 109,5g x = 97,5g 128

13 É dada a equação: 3Ca(H) 2 + 2H 3 P 4 1Ca 3 (P 4 ) 2 + 6H 2 Dados: Massas molares em g/mol: Ca = 40; = 16; H = 1; P = 31. Com base na equação acima, responder às questões de a. Quantos mols de água se obtêm a partir de 4 mols de hidróxido de cálcio? Quantos gramas de ácido fosfórico são consumidos juntamente com 2 mols de hidróxido de cálcio? M(H 3 P 4 ) = 98g/mol 3 mols de Ca(H) 2 2 mols de H 3 P 4 3 mol 2 x 98g 2 mol x x = 130,7g 3 mols de Ca(H) 2 6 mols de H 2 4 mols de Ca(H) 2 x x = 8 mols Quantos gramas de sal são obtidos quando usamos 7,4 gra mas de hidróxido de cálcio? M[Ca(H) 2 ] = 74g/mol M[Ca 3 (P 4 ) 2 ] = 310g/mol 3 mols de Ca(H) 2 1 mol de Ca 3 (P 4 ) 2 3 x 74g 310g 7,4g x x = 10,3g (UnB-PAS-DF ADAPTAD MDEL ENEM) Uma das atividades do químico, com im portantes apli cações nas demais áreas do co nhecimento hu ma no, consiste em determinar a quan tidade de uma subs tân cia necessária para reagir com outra. Um mé di co, quando re ceit a certo medi ca men - to, deve cal cu lar a quantidade de subs tância ativa do medicamento que reagirá com as subs tâncias do or ganis mo do pa cien te. Para realizar seus cálculos, o mé di co pode to mar como base as relações este quio mé tricas entre as subs tâncias reagentes. Com relação aos princípios da es te quiometria envolvidos nos cálculos do médico, julgue os itens a seguir. (1) Para tais cálculos, é necessário balancear a equa ção quí - mica, o que significa considerar que, na reação química, embora haja trans for mação, há conservação de átomos. (2) s cálculos estequiométricos poderão ser feitos com base na massa molar da substância ativa, determinada ex peri - mentalmente, e com base em resultados da lei das pro - porções definidas para a reação em questão, ainda que não se te nha conhecimento preciso da estrutura química da - quela substância. (3) Cálculos de medicação que se baseiam na es tequiometria pressupõem o conhecimento de téc nicas específicas de contagem de moléculas uma a uma. Está correto somente o que se afirma em a) 1 e 2 b) 1 e 3 c) 2 e 3 d) 1 e) 2 (1) Correto. Reação química é um rearranjo de átomos. (2) Correto. cálculo estequiométrico baseia-se na proporção em quantidades de matéria fornecida pelos coeficientes. (3) Errado. Não é necessário conhecer as técnicas de contagem de moléculas. Resposta: A 129

14 26 Relação entre volume e quantidade de matéria Coeficientes Volume molar de gases Relação massa/volume e quantidade de matéria/volume s dados do problema são expressos em termos de massa ou quantidade em mols e a quantidade incógnita é pedida em volume. Basta lembrar que 1 mol de qualquer gás, nas CNTP (1 atm, 0 C), ocupa o volume de 22,4 litros. Exemplo 1 Na reação: 1N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g), qual o volume de N 2, nas CNTP, que reage totalmente com 3g de H 2? Massa molar: H 2 : 2g/mol a) Proporção em quantidade de matéria 1 mol de N 2 3 mols de H 2 b) Regra de três 22,4L de N 2 CNTP 3. 2g de H 2 x 3g de H 2 22,4L. 3g x = = 11,2L 3. 2g É comum o volume ser pedido nas condições am - bientes (25 C e 1 atm). vo lu me molar de um gás nessas condições é de aproximadamente 25L/mol (não é ne ces sário memorizar esse valor). Considerando o problema dado acima, qual o volume de N 2 nas condições am bientes? 1mol de N 2 3 mols de H 2 25L de N g de H 2 x 3g de H 2 25L. 3g x = = 12,5L 3. 2g Exemplo 2 Qual o volume de H 2, obtido nas CNTP, quando reagem 195g de Zn com quan tidade de HCl suficiente? 1 Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2 Massa molar do Zn: 65g/mol Pela equação: 1 mol de Zn 1 mol de H 2 65g 22,4L de H 2 195g x x = 67,2L de H 2 Exemplo 3 Nas condições normais de temperatura e pressão, um mol do composto de fórmula C n H 2n + 2 exigiu 112 li tros de gás oxigênio na sua combustão completa. 3n + 1 1C n H 2n nc 2 + (n + 1)H 2 2 Determinar a fórmula molecular do com pos to. 1 mol CNTP 22,4L x 112L x = 5 mol 3n mol do composto mol de mol do composto 5 mol de 2 3n + 1 = 5 2 n = 3 Fórmula do composto: C 3 H 8 (UCS-RS MDEL ENEM) airbag (bolsa de ar) protege o condutor do veículo em caso de colisão. A azida de sódio (NaN 3 ) é usa - da em alguns airbags. impacto da colisão de - sencadeia a decomposição de NaN 3, conforme a reação química a seguir: 2NaN 3 (s) 2Na(s) + 3N 2 (g) nitrogênio gasoso produzido infla rapida men - te a bol sa de ar exis tente entre o condutor e o volante. Cal cule, em valores arre dondados, o volume de ni tro gênio formado na decom posição de 60g de NaN 3, a 21 C e 760mmHg (1 atm). Dados R = 0,082L. atm/k. mol, massas molares: Na = 23g/mol, N = 14g/mol. a) 10,0L b) 11,54L c) 20,3L d) 33,3L e) 40,0L 2NaN 3 (s) 2Na(s) + 3N 2 (g) 2 mol 3 mol 2 x 65g 3 mol 60g x x = 1,38 mol de N 2 130

15 PV = n R T 1. V = 1,38. 0, V = 33,3L de N 2 Resposta: D (MDEL ENEM) É possível fazer um vulcão, em miniatura, no laboratório, usando o dicromato de amônio, (NH 4 ) 2 Cr 2 7. Este com - posto, ao ser aquecido, decompõe-se vigoro samente, liberando o sólido Cr 2 3 e os gases N 2 e H 2. Se utilizarmos 12,6g de dicromato de amônio, qual o volume total de gases pro duzidos a 1,0 atm e 27 C? Dados: massas atômicas: H = 1u, N = 14u, = 16u, Cr = 52u; R = 0,082 atm.l.k 1.mol 1. a) 1,23L b) 2,46L c) 6,15L d) 12,3L e) 24,6L M[(NH 4 ) 2 Cr 2 7 ] = 252g/mol 1(NH 4 ) 2 Cr 2 7 (s) Δ 1Cr 2 3 (s) + 1N 2 (g) + 4H 2 (g) 1 mol 1 mol 4 mol 252g 5 mol 12,6g x x = 0,25 mol de gases PV = n R T 1. V = 0,25. 0, V = 6,15L Resposta: C Qual o volume de ar nas CNTP necessário para a queima com - pleta de 115mL de álcool etílico (C 2 H 6 )? Dados: massas molares em g/mol: C = 12, H = 1, = 16 volume molar dos gases nas CNTP = 22,4L/mol densidade do álcool = 0,8g/mL porcentagem de oxigênio no ar = 20% Massa de álcool correspondente a 115 ml m d = V m 0,8g/mL = 115mL m = 92g de C 2 H 6 Cálculo do volume de 2 A queima completa (combinação com 2 ) de um combustível formado por carbono e hidrogênio produz C 2 e H 2. C 2 H C 2 + 3H 2 1 mol 3 mol 46g 3 x 22,4L 92g x x = 134,4L de 2 Cálculo do volume de ar 134,4L de 2 20% y 100% y = 672L de ar (FUVEST-SP) Composição, em volume, do gás de nafta hidrogênio... 45% metano... 30% dióxido de carbono... 20% monóxido de carbono... 5% gás de nafta distribuído na cidade de São Paulo está sendo gradativamente substituído pelo gás natural (100% metano). A substituição requer troca de queimadores dos fogões e aquecedores para que o fluxo de ar seja adequado à combustão completa do gás natural. a) Mostre por meio de equações químicas e relações volu mé tricas que a chama será fuliginosa, devido à combustão incom pleta, se a troca dos queimadores não for feita. Neste caso, con sidere fluxos iguais para o gás de nafta e para o gás natural. b) Qual é a contribuição do dióxido de carbono para o poder calorífico do gás de nafta? c) Gás de nafta ou gás natural, qual é o mais tóxico? Justifique. a) Admitindo volumes iguais dos combustíveis (100L) teremos: I) Gás de Nafta Volume total de 2 necessário para a combustão completa de 100L de gás de nafta: 85,0L. II) Gás natural 1 H 2 (g) + 2 (g) H 2 (g) 2 45,0L 22,5L CH 4 (g) (g) 30,0L 60,0L 1 C(g) + 2 (g) 2 5,0L 2,5L C 2 (g) + 2H 2 (g) C 2 (g) CH 4 (g) (g) C 2 (g) + 2H 2 (g) 100L 200L Volume total de 2 necessário para a combustão completa de 100L de gás natural: 200L. Se não houver troca de queimadores haverá insuficiência de 2 e ocorrerá combustão incompleta do gás natural, com formação de fuligem (carvão finamente dividido). 1CH 4 (g) (g) 1C(s) + 2H 2 (g) b) dióxido de carbono não sofre combustão, logo não contribui para o poder calorífico do gás de nafta. c) mais tóxico é o gás de nafta, devido à presença de monó xido de carbono, que é tóxico. 131

16 Qual o volume de oxigênio, nas CNTP, necessário à ob - tenção de 6,4 gramas de S 2? S(s) + 2 (g) S 2 (g) Massas molares em g/mol: S = 32; = 16. Volume molar dos gases nas CNTP = 22,4L/mol. M(S 2 ) = 64g/mol 1 mol de 2 1 mol de S 2 22,4L 64g x 6,4g x = 2,24L (UnB-DF ADAPTAD MDEL ENEM) A substân cia hidreto de lítio reage com água segundo a seguinte equa ção: LiH(s) + H 2 (l) LiH(aq) + H 2 (g) Essa reação é usada para inflar botes salva-vidas. náufrago pres siona um dispositivo do bote, que con tém água e uma cáp - sula de vidro com LiH. Ao ser pres sionada, a cápsula que bra-se e o hidreto reage ime diatamente com a água, libe rando o gás. Cal cule a mas sa, em gramas de hidreto de lítio, ne cessária pa ra in flar um bote de 252L a 0 C e 1,0 atm de pres são. Massas molares: M(Li) = 7,0 g/mol; M(H) = 1,0 g/mol; M() = 16,0 g/mol. Volume molar dos gases a 0 C e 1,0 atm = 22,4 L/mol a) 60g b) 80g c) 90g d) 100g e) 120g M(LiH) = 8,0g/mol Quantos litros de 2, medidos nas CNTP, serão obtidos na decomposição térmica de 49g de KCl 3? 1 mol de LiH 1 mol de H 2 8,0g 22,4L x 252L x = 90g Resposta: C KCl 3 (s) KCl(s) + 3/2 2 (g) Massas molares em g/mol: K = 39; Cl = 35,5; = 16. Volume molar dos gases nas CNTP: 22,4L/mol. M(KCl 3 ) = 122,5g/mol 1 mol de KCl 3 1,5 mol de 2 122,5g 1,5 x 22,4L 49g x x = 13,44L (UNISA-SP) Considere a reação: C 2 H 6 (g) + 7/2 2 (g) 2C 2 (g) + 3H 2 (g) Para a queima de 4L de etano (C 2 H 6 ), o volume de oxi gênio (medido na mesma pressão e temperatura) consumido será: a) 3,5L b) 7L c) 14L d) 22,4L e) 44,8L 1 mol de C 2 H 6 (7/2) mol de 2 1L 3,5L 4L x x = 14L Resposta: C 132

17 27 Reagente em excesso, pureza e rendimento Excesso Pureza Rendimento 1. Reagente em excesso Quando o problema fornece as quantidades de dois reagentes, provavelmente um deles está em excesso, pois, caso contrário, bas taria dar a quantidade de um de - les e a quantidade do outro seria cal culada. Para fazer o cálculo este quiométrico, baseamo-nos no rea gente que não está em ex cesso (reagente limitante). Pa ra isso, a primeira coisa a fazer é de ter minar o reagente em excesso. Exemplo Na reação: 2H H 2, colocando-se em presença 3g de hidro gênio e 30g de oxi gênio, qual a massa de água formada? Massas molares em g/mol: H 2 : 2; 2 : 32. Verificar qual a substância que está em excesso. 2 mol de H 2 reagem com 1 mol de 2. 4g de H 2 32g de 2 3g de H 2 x 3g x 32g x = = 24g de 2 4g Como 3g de H 2 reagem com 24g de 2, sendo que no recipiente existem 30g de 2, conclui-se que so - bram 30g 24g = 6g de 2 em excesso (sem reagir). H 2 é o reagente limitante. Cálculo da quantidade de água. 2 mol de H 2 2 mol de H 2 4g 36g 3g y 3g x 36g y = = 27g de H 2 4g 2. Pureza Muitas vezes, a substância rea gente está acom - panha da de impu rezas. Surge então o conceito de pureza. Por exemplo: Fe 2 3 com 80% de pureza signi fica que em 100g de Fe 2 3 impuro (Fe areia + etc.) existem 80g de Fe 2 3 puro e 20g de impurezas (areia etc.). Assim, se numa reação estamos usando 150g de Fe 2 3 com 80% de pureza, significa que a massa real de Fe 2 3 é 120g, ou seja, g = 120g. 100 Essa pureza pode ser deter minada pelo quociente entre a massa da substância pura e a massa total da amostra. massa da substância pura P = x 100 massa da amostra A porcentagem de pureza indica qual a real quantidade de uma substância na amostra fornecida. Exemplo Qual a massa de CaC 3 pre sente em uma amostra de 200g de calcário, cuja pureza é de 80%? : 100g de calcário 80g de CaC 3 200g de calcário x x = 160g de CaC 3 3. Rendimento Quando o problema não faz refe rência, considera-se rendimento de 100%, isto é, a quantidade de pro duto formada é aquela calculada de acordo com os coe ficientes este quiométricos. No entanto, devido a vários motivos (por exemplo, perda de material), a quantidade de produto obtida é menor que a cal culada. Quando dizemos ren di - mento de 90%, sig nifica que na prática obtém-se 90% da quantidade cal culada de acordo com os coefi cien tes. rendimento pode ser calcu lado pelo quociente en - tre a quan tidade real obtida e a quantidade teo ricamente calculada. quantidade real R = x 100 quantidade teórica Exemplo Qual a massa de CaC 3 obtida na reação de 2 mols de Ca com 2 mols de C 2, se o rendimento for 60%? Ca + C 2 CaC 3 Dado: massa molar do CaC 3 = 100g/mol 1 mol de Ca 1 mol de C 2 1 mol de CaC 3 2 mol de Ca 2 mol de C 2 x x = 2mol de CaC 3 133

18 1 mol de CaC 3 100g 2 mol de CaC 3 y y = 200g de CaC3 200g de CaC 3 100% de rendimento z 60% de rendimento z = 120g de CaC 3 No Portal bjetivo Para saber mais sobre o assunto, acesse o PRTAL BJETIV ( e, em localizar, digite QUIM1M402 Texto para as questões e. ferro pode ser obtido a partir da hematita, minério rico em óxido de ferro, pela reação com carvão e oxigênio. A tabela a seguir apresenta dados da análise de minério de ferro (hematita) obtido de várias regiões da Serra de Carajás. Teor de Minério Teor de en - Teor de ferro (Fe)/ da xo fre (S)/ % sílica /% % em região em massa em massa massa 1 0,019 63,5 0,97 2 0,020 68,1 0,47 3 0,003 67,6 0,61 Fonte: ABREU, S. F. Recursos minerais do Brasil, vol. 2. São Paulo: Edusp (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) No processo de produção do ferro, dependendo do minério utili zado, forma-se mais ou menos S 2, um gás que contribui para o aumento da acidez da chuva. Con siderando esse impacto ambiental e a quantidade de ferro produzida, pode-se afirmar que seria mais con veniente o processamento do minério da(s) re gião(ões): a) 1, apenas. b) 2, apenas. c) 3, apenas. d) 1 e 3, apenas. e) 2 e 3, apenas. Quanto menor o teor de enxofre no minério, menor a quantidade de S 2 produzida no processamento do ferro e menor o impacto ambiental produzido. minério da região 3 por possuir o menor teor de enxofre e alto teor de ferro é o mais conveniente. Resposta: C (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) No processo de produção do ferro, a sílica é removida do minério por reação com calcário (CaC 3 ). Sabe-se, teoricamente (cál- culo estequiométrico), que são necessários 100g de calcário para reagir com 60g de sílica. Dessa forma, pode-se prever que, para a re - moção de toda a sílica presente em 200 to - neladas do minério na região 1, a massa de calcário necessária é, aproximadamente, em toneladas, igual a: a) 1,9 b) 3,2 c) 5,1 d) 6,4 e) 8,0 Massa de sílica presente em 200 toneladas do minério na região t 100% x 0,97% x = 1,94t de sílica Massa de calcário necessária para a remoção da sílica: 100g de calcário 60g de sílica y 1,94t de sílica y = 3,2t de calcário Resposta: B (FAMECA-SP) Para neutralizar comple - tamente 7,3g de ácido clorídrico (HCl), foi usa - do um total de 10g de soda cáus tica (NaH impuro). Com base nessa afirmação, conclui-se que o grau de pureza dessa amostra de soda cáustica era de: Dados: Massas atômicas H = 1u; = 16u; Na = 23u; Cl = 35,5u. a) 40% b) 50% c) 60% d) 70% e) 80% HCl + NaH NaCl + H 2 M(HCl) = 36,5g/mol; M(NaH) = 40g/mol 1mol de HCl reage com 1mol de NaH: 36,5g 40g 7,3g x x = 8,0g de NaH 10g da amostra 100% 8,0g de NaH y y = 80% de pureza em NaH Resposta: E (UNESP) óxido nitroso, N 2, é conhe cido como gás hilariante e foi um dos primeiros anestésicos a se rem des - cobertos. Esse gás pode ser obtido pelo aqueci men to cui dadoso de nitrato de amônio sólido (NH 4 N 3 ). a) Escreva a equação da decomposição por aque ci men to do nitrato de amônio em óxido nitroso e água. b) Calcule a massa de nitrato de amônio necessária para obter 880g de óxido nitroso. Massas atômicas: H = 1,0u; N = 14u; = 16u. a) NH 4 N 3 (s) N 2 (g) + 2H 2 (g) Δ b) M(NH 4 N 3 ) = 80g/mol; M(N 2 ) = 44g/mol 1 mol de NH 4 N 3 1 mol de N 2 80g 44g x 880g x = 1600g 134

19 (FEI-SP) Um químico fez reagir 40g de água oxi genada com 50g de ácido nitroso, segundo a equação H HN 2 HN 3 + H 2 Assinale a alternativa que indica a massa de HN 3 pro duzida, em gramas, e o reagente que está em ex cesso. Dados: massas atômicas: H = 1u, N = 14u, = 16u a) 37 e H 2 2 b) 67 e HN 2 c) 74 e HN 2 d) 74 e H 2 2 e) 67 e H 2 2 H HN 2 HN 3 + H 2 M(H 2 2 ) = 34g/mol; M(HN 2 ) = 47g/mol 1 mol de H 2 2 reage com 1 mol de HN 2 : 34g 47g 40g x x 55,3g de HN2 (não existe HN 2 toda a H 2 2 ) suficiente pa ra con su mir Dessa forma, para absorver todo o dióxido de enxofre produzido pela queima de uma tonelada de carvão (contendo 1% de enxofre), é suficiente a utilização de uma massa de hidróxido de cálcio de, aproximada mente, a) 23 kg b) 43 kg c) 64 kg d) 74kg e) 138 kg Cálculo da massa de enxofre presente em uma tonelada de carvão (10 6 g): 10 6 g 100% x 1% x = 104g de enxofre Pelos dados fornecidos, cada 32g de enxofre queimado produzem 64g de dióxido de enxofre, que consomem 74g de hidróxido de cálcio. Cálculo da massa de hidróxido de cálcio necessário: 32g de enxofre 74g de hidróxido de cálcio 10 4 g de enxofre y y 2, g = 23 kg de hidróxido de cálcio Resposta: A HN 2 é o reagente limitante. 1 mol de H 2 2 reage com 1 mol de HN 2 : 34g 47g y 36,2g de H 2 2 y 50g Haverá exces so de H g 36,2g = 3,8g Cálculo da massa de HN 3 produzida: M(HN 3 ) = 63g/mol produz 1 mol de HN 2 1 mol de HN 3 47g 63g 50g z z = 67g de HN 3 Resposta: E (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) Atualmente, sistemas de purificação de emissões poluidoras estão sendo exigidos por lei em um número cada vez maior de países. controle das emissões de dióxido de enxofre gasoso, provenientes da queima de carvão que contém enxofre, pode ser feito pela reação desse gás com uma suspensão de hidróxido de cálcio em água, sendo formado um produto não poluidor do ar. A queima do enxofre e a reação do dióxido de enxofre com o hidróxido de cálcio, bem como as massas de algumas das substâncias envolvidas nessas reações, podem ser assim representadas: enxofre (32 g) + oxigênio (32 g) dióxido de enxofre (64 g) dióxido de enxofre (64 g) + hidróxido de cálcio (74 g) pro - duto não poluidor Fazendo-se reagir 3,4g de NH 3 com quantidade suficiente de 2, segundo a reação 4NH N 2 + 6H 2, obteve-se 2,1g de N 2. rendimento dessa reação foi de aproxima damente: Dados: massas molares em g/mol: H = 1,0; N = 14,0; = 16,0 a) 75% b) 70% c) 50% d) 25% e) 20% M(NH 3 ) = 17g/mol; M(N 2 ) = 28g/mol 4NH N 2 + 6H 2 4 mol 2 mol 4. 17g 2. 28g 3,4g x x = 2,8g de N 2 (100% de rendimento) 2,8g 100% 2,1g y y = 75% de rendimento Resposta: A 135

20 28 Cálculo estequiométrico (exercícios) CÁLCUL ESTEQUIMÉTRIC N ENEM (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) Em setem - bro de 1998, cerca de toneladas de ácido sulfúrico (H 2 S 4 ) foram derramadas pelo navio Bahamas no litoral do Rio Grande do Sul. Para mini mizar o impacto ambiental de um desastre desse tipo, é preciso neutralizar a acidez resultante. Para isso, pode-se, por exem - plo, lançar calcário, minério rico em carbonato de cálcio (CaC 3 ), na região atingida. A equação química que representa a neutralização do H 2 S 4 pelo CaC 3, com a proporção aproximada entre as massas dessas substâncias, é: H 2 S 4 + CaC 3 CaS 4 + H 2 + C 2 1 tonelada reage 1 tonelada sólido gás com sedimentado Pode-se avaliar o esforço de mobilização que deveria ser empreendido para enfrentar tal situação, estiman do a quantidade de caminhões necessária para carregar o material neutralizante. Para transportar certo calcário que tem 80% de CaC 3, esse número de caminhões, cada um com carga de 30 toneladas, seria próximo de a) 100 b) 200 c) 300 d) 400 e) 500 Como para neutralizar 1 tonelada de H 2 S 4 é neces sária 1 to nelada de CaC 3, para neutralizar to neladas de H 2 S 4 serão necessárias toneladas de CaC 3. Cada caminhão carrega 30 toneladas contendo 80% de CaC 3. A massa de CaC 3 carregada será: 30 toneladas 100% x 80% x = 24 toneladas de CaC 3 Cálculo do número de caminhões necessários para carregar toneladas: 1 caminhão 24 toneladas y toneladas y = 416 caminhões Resposta aproximada: 400 caminhões. Resposta: D Texto para as questões e. Na investigação forense, utiliza-se luminol, uma subs tância que reage com o ferro presente na hemo globina do san gue, produzindo luz que permite ver pequenas quantidades de sangue, mesmo se vertido em superfícies poste rior men te lavadas. É proposto que, na reação do luminol (I) em meio alcalino, na presença de peróxido de hidrogênio (II) e de um metal de transição (M n+ ), formase o composto 3-aminoftalato (III) que sofre uma relaxação dando ori - gem ao produto final da reação (IV), com liberação de energia (hν) e de gás nitrogênio (N 2 ). (Adaptado. Química Nova, 25, n ọ 6, pp ) NH 2 I NH + H M n+ NH IV NH 2 + hν + N 2 Dados: massas moleculares: Luminol = 177u 3-aminoftalato = 179u (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) Na reação do luminol, está ocorrendo o fenômeno de a) fluorescência, quando espécies excitadas por ab sorção de uma radiação eletromagnética relaxam, liberando luz. b) incandescência, um processo físico de emissão de luz que transforma energia elétrica em energia lu minosa. c) quimioluminescência, uma reação química que ocor re com liberação de energia eletromagnética na for ma de luz. d) fosforescência, em que átomos excitados pela ra diação visível sofrem decaimento, emitindo fótons. e) fusão nuclear a frio, com reação química de hidrólise com liberação de energia. Na reação do luminol, está ocorrendo o fenômeno de quimiolu - minescência, uma reação química que ocorre com liberação de energia eletromagnética na for ma de luz (hν), de acordo com a equação química for necida. Resposta: C (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) Em uma amostra biológica para análise fo ren se, foram usados 49,5g de luminol e peróxido de hi dro gênio em excesso, obtendo-se um rendimento final de 70%. Sendo assim, a quantidade do produto final (IV) formada na reação foi de a) 123,9g b) 114,8g c) 86,0g d) 35,0g e) 16,2g produz 1 mol de luminol 1 mol de 3-aminoftalato 177g 179g 49,5g x x 50,0g Como o rendimento é de 70%, temos: 100% 50,0g 70% y Resposta: D II NH 2 III y 35,0g 136

21 (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) Para se obter 1,5kg do dióxido de urânio puro, ma téria-prima para a produção de combustível nuclear, é necessário extrair-se e tratar-se 1,0 tonelada de minério. Assim, o rendimento (dado em %, em massa) do tratamento do minério até chegar ao dióxido de urânio puro é de a) 0,10% b) 0,15% c) 0,20% d) 1,5% e) 2,0% : A partir de 1,0 tonelada de minério, obtém-se 1,5kg de dióxido de urânio puro. rendimento (dado em % em massa) pode ser calculado da seguinte maneira: 1 000kg 100% 1,5kg x x = 0,15% Resposta: B (CEFET-PR) No processo de redução industrial do ferro, representado pela equação: Fe C Fe + C 2, (hematita) combinam-se 3,20kg de hematita com 2,00kg de monóxido de carbono. No resultado do processo, Dados: Fe = 56u; = 16u; C = 12u. a) haverá excesso de 0,32kg de monóxido de carbono. b) haverá a formação de 0,32kg de ferro puro. c) haverá falta de um dos reagentes e a reação não ocorre. d) haverá a falta de 0,32kg de hematita. e) a hematita só sofrerá redução com a diminuição de 0,32kg de monóxido de carbono. M(Fe 2 3 ) = 160g/mol; M(C) = 28g/mol Massa de C para reagir com 3,2kg de hematita: 1 Fe C 2 Fe + 3 C 2 1 mol 3 mol 160g 3 x 28g 3,20kg x x = 1,68kg de C Excesso de C = (2,00 1,68)kg = 0,32kg de C Massa de Fe produzida: Fe C 2 Fe + 3 C 2 1 mol 2 mol 160g 112g 3,20kg y y = 2,24kg de Fe Resposta: A 137

22 (UFMG) 65kg de zinco em pó foram atacados por ácido clorídrico, produzindo um sal e liberando gás hidrogênio. Zn(s) + 2HCl(aq) ZnCl 2 (aq) + H 2 (g) Determine o rendimento desta reação, sabendo que a massa de hidrogênio obtida foi de 1,5kg. (Massas atômicas: Zn = 65u, H = 1u) Cálculo da massa teórica do gás H 2 : Zn(s) + 2HCl(aq) ZnCl 2 (aq) + H 2 (g) 65g 2g 65kg x x = 2kg Cálculo do rendimento: 2kg 100% 1,5kg x x = 75% (UnB-DF) carbonato de sódio é usado em grande es - cala na fabricação do vidro, no tratamento de águas e na neutralização de soluções ácidas. diagrama indica uma das etapas da obtenção do car bonato de sódio a partir do aquecimento do hidro ge nocarbonato de sódio. Julgue os itens seguintes: (1) Em b, recolhe-se Na 2 C 3. (2) Em c, recolhe-se o C 2. (3) Na decomposição de 84g de NaHC 3, obtêm-se 18g de água. (4) Recolhe-se 0,5mol de C 2 quando se decom põe 1,0 mol de NaHC 3. (5) Quando se forma um mol de Na 2 C 3, formam-se 6,02 x moléculas de água. 1) Errado. Em b, recolhe-se água. 2) Correto. 3) Errado. 2 mol de NaHC 3 1 mol de H 2 2 x 84g 18g 84g x x = 9g 4) Correto. 2 mol de NaHC 3 1 mol de C 2 1,0 mol de NaHC 3 x x = 0,5 mol 5) Correto. 1 mol de Na 2 C 3 1 mol de H 2 1 mol 6, moléculas Dados: M(NaHC 3 ) = 84g/mol; M(H 2 ) = 18g/mol; M(C 2 ) = 44g/mol. Constante de Avogadro = 6,02 x mol 1 A reação que ocorre é: Δ 2NaHC 3 (s) Na 2 C 3 (s) + H 2 (g) + C 2 (g) 138

23 A poluição do ar atmosférico surge de atividades antropogênicas. Natureza corpuscular da matéria Estudo da atmosfera Módulos 45 Natureza corpuscular da matéria: Hipótese de Avogadro e volume molar 46 Natureza corpuscular da matéria: mol, massa molar, volume molar, fórmulas (exercícios) 47 Gases perfeitos: teoria cinética dos gases 48 Leis dos gases perfeitos 49 A Equação dos Gases Ideais 50 Gases perfeitos (exercícios) 51 Atmosfera: a primitiva e a atual 52 Poluição, chuva ácida, efeito estufa 53 Camada de ozônio. Smog fotoquímico 54 Ar: fonte de materiais. xigênio 55 Ar: fonte de materiais. Nitrogênio 56 Reações de dupla-troca (experiências) 45 Natureza corpuscular da matéria: Hipótese de Avogadro e volume molar Hipótese de Avogadro: V = k. n Volume molar Condições normais 1. Hipótese de Avogadro Sejam três recipientes de mesmo volume (1 litro, por exemplo) contendo, respectivamente, gás carbônico (C 2 ), oxigênio ( 2 ) e metano (CH 4 ). Vamos supor também que esses gases encontram-se a mesma tem - peratura e pressão. Avogadro, baseando-se nas leis ponderais e volu - métricas, sugeriu que, nesses recipientes, o número de moléculas era o mesmo. No entanto, a confirmação experimental só veio a ser ratificada alguns anos após o falecimento de Avogadro. Como se tratava de uma sugestão, esta afirmação tornou-se conhecida como Hi pótese de Avogadro, hoje aceita como Princípio de Avogadro. Volumes iguais de gases quaisquer, quando medidos nas mesmas con dições de temperatura e pressão, encerram o mesmo número de molé - culas. Se o número de moléculas é igual, conclui-se que as quantidades de matéria (números de mols) também são iguais. 139

24 Exemplo: Para cada quatro volumes de fosfina, PH 3, que são decompostos em seus elementos, obtém-se um volume de fósforo gasoso. Que conclusão se pode tirar sobre a atomi cidade do fósforo? PH 3 P a + H b 4V 1V Chamando de x o número de moléculas P a exis ten - tes no volume V, o número de moléculas PH 3 no volume 4V será 4x, ou seja, para cada 4 moléculas PH 3, obtém-se 1 molécula P a. Logo: a = 4 4 PH 3 P a + 6H 2! Destaque Em 1811, o italiano Avo ga dro, cujo nome era Lo ren zo Romano Ama deo Carlo Avo ga dro, con de de Quare qua e Cerreto, apre sen tou uma hipótese (hoje, Prin - cípio) ex tre ma men te im por tante: volu mes iguais de ga ses quais quer, se man tidos a mesma pres são e tem pe ratura, con te rão nú me ros idên ticos de mo léculas. Esse prin cípio passou despercebido por quase 50 anos devido à len tidão da Química para se organizar. A notícia dessa des coberta revolucionária começou a se espalhar no pri meiro congresso internacional de química, em Karls ruhe em número de átomos existente em 12 gra - mas de carbono (isótopo com número de massa 12) re ce beu o nome de número de Avogadro muito depois da morte desse notável cientista. número de Avo ga dro é um número enorme: 6, x 10 23, equi va lente ao número de copos de água do ceano Pacífico. 2. Volume molar É o volume ocupado por 1 mol. Nas condições nor mais de temperatura e pres são (CNTP), 1 mol de qual quer gás perfeito ocupa o volume de 22,4 litros. P = 1 atm = 760 mmhg = 760 Torr CNTP T = 273 K = 0 C K = Kelvin Torr = Torricelli = 1 mmhg 28g 32g 48g 17g 44g 1atm 1atm 1atm 1atm 1atm 0 C 0 C 0 C 0 C 0 C 6, moléculas 6, moléculas 6, moléculas 6, moléculas 6, moléculas 22,4L 22,4L 22,4L 22,4L 22,4L 140

25 Assim, temos, para gases: CNTP 1 mol 22,4 L CNTP 6, moléculas 22,4 L Nas condições ambientes (1atm e 25 C), o volume molar dos gases é apro ximadamente 24,5 L/mol. Exemplo: Qual a massa de oxigênio em 1L desse gás nas CNTP? Massa molar do = 16 g/mol M 2 = 32 g/mol 1 mol 22,4L 32g 22,4L x 1L x = 1,42g Conceito de molécula 1. Leis volumétricas de Gay-Lussac Em 1808, Joseph-Louis Gay-Lussac ( ) verificou que, numa reação entre gases, existe uma relação de números in teiros, ge ral men te pequenos, entre os volumes dos reagentes e produtos (volumes medi dos na mesma pressão e temperatura). Exemplos a) hidrogênio(g) + oxigênio(g) água(g) 3,0 L 1,5L 3,0L 3,0 : 1,5 : 3,0 = 2 : 1 : 2 b) nitrogênio(g) + oxigênio(g) óxido nítrico(g) 1,0L 1,0L 2,0L c) nitrogênio(g) + hidrogênio(g) amônia(g) 1,0L 3,0L 2,0L 2. Dalton versus Gay-Lussac Para justificar a Lei de Gay-Lussac, Berzelius, grande adep - to da teoria de Dalton, admitiu (erradamente) que: volumes iguais de gases quais quer, medidos a mesma temperatura e sob a mesma pressão, contêm o mesmo número de átomos. Assim, se no volume V de nitrogênio existem x átomos, no volume V de oxigênio também existem x átomos. É evidente que no volume 2V existirão 2x átomos. De acordo com Dalton, um átomo de ni tro gênio ( ) combina-se com um áto mo de oxigênio ( ), formando um áto mo com pos to de óxido nítrico. Esquematizando: volume V de nitro gê nio (x áto mos) volume V de oxigê nio (x áto mos) Portanto, foram criados (do nada) x áto mos de nitrogênio e x átomos de oxi gê nio, o que é absurdo! Infelizmente, Dalton negou as leis volu mé tricas de Gay-Lus sac, não perce ben do que o erro estava na hipótese de Berzelius. 3. conceito de molécula: Avogadro volume 2V de óxido nítrico (2x átomos compostos) Em 1811, Amedeo Avogadro ( ) interpretou cor - reta men te a con tra dição ante riormente apontada, introduzindo o conceito de molécula. Átomo é a menor partícula de um elemento químico que conserva as suas pro priedades químicas. Molécula é a menor porção de uma substância que tem existência inde pen dente e conserva as pro priedades químicas dessa substância. Se a substância é simples, a molécula é formada por áto - mos de um mesmo elemento e se a substância é composta, ela é constituída por átomos de elementos diferentes. Exemplos Gás nitrogênio substância simples: (N 2 ) Gay-Lussac determinou que um volume V de nitrogênio combinava-se com um volume V de oxigênio, formando um volume 2V de óxi do nítrico. De acordo com Berzelius, existindo x áto mos no volume V de nitrogênio, de ve rá haver x átomos no volume V de oxigênio e 2x áto mos compostos de óxido ní trico no volume 2V. Gás oxigênio substância simples: ( 2 ) Óxido nítrico substância composta: (N) 141

26 4. Hipótese de Avogadro Corrigindo a Hipótese de Berzelius, resulta a famosa Hipótese de Avogadro: Esquematizando: Volumes iguais de gases quaisquer, medidos na mesma pressão e tempe ratura, contêm o mesmo número de molé - culas. A interpretação correta da reação entre nitrogênio e oxigênio formando óxido nítrico, apresentada no item 2, é a seguinte: nitrogênio + oxigênio óxido nítrico Gay-Lussac: V V 2V Pela Hipótese de Avogadro, se existirem x moléculas no volume V de nitrogênio, existirão x moléculas ( ) ( ) no volume V de oxigênio e 2x moléculas ( ) no volume 2V de óxido nítrico. Volume: V Volume: V Volume: 2V x moléculas x moléculas 2x moléculas 2x átomos 2x átomos 2x átomos 2x átomos bserve que é necessário haver uma separação dos átomos nas moléculas ini ciais. Nota: As ideias de Avogadro, infelizmente, permaneceram esquecidas durante quase meio século. Em 1860, Stanislao Cannizzaro esclareceu e desenvolveu essas ideias, con - sagradas no Congresso Internacional de Química realizado em Karlsruhe. Graças a Cannizzaro e a um reexame das hipó teses atômicas, foi possível um melhor conhecimento da estrutura da matéria. (UFES MDEL ENEM) Três balões con têm H 2, N 2 e 2, conforme ilustrado abai xo: Considerando-se que os gases estão sob pres - são de 1 atm e à mesma temperatura, assi nale a alternativa com o número possível de mo - léculas de H 2, N 2 e 2 contidas nos balões. a) , e b) , e c) , e d) , e e) , e Pela Hipótese de Avogadro, esses três gases apresentam o mesmo número de moléculas Resposta: C (MDEL ENEM) Princípio de Avo - gadro estabelece: Gases quaisquer, ocupando o mesmo volume, nas mesmas condições de tem peratura e pres são, contêm o mesmo nú - mero de mo léculas. Consequentemente, a quantidade de matéria (número de mols) tam - bém será igual. Princípio de Avogadro per - mite determinar a massa molar de um gás des - conhecido. A mas sa de um balão de vidro é 108,11g depois que todo o ar foi removido. Quando cheio com gás oxigênio (M = 32,0g/mol) à pressão atmos férica e temperatura am - biente, sua massa é 109,56g. Quando cheio com gás obtido na cratera de um vulcão, à pressão atmosférica e temperatura ambiente, sua massa é 111,01g. Qual das fórmulas moleculares para o gás do vulcão está de acordo com os dados acima? a) C 2 (M = 44,0g mol 1 ) b) S 3 (M = 80,0g mol 1 ) c) Kr (M = 84,0g mol 1 ) d) S 2 (M = 64,0 g mol -1 ) e) NF 3 (M = 71,0 g mol 1 ) Massa da amostra de oxigênio = 109,56g 108,11g = = 1,45g Massa da amostra de gás vulcânico = = 111,01g 108,11 = 2,90g A quantidade de matéria (número de mols) é da da por: n = m M Pelo Princípio de Avogadro, as quantidades de matéria são iguais n 2 = n gás m 2 M 2 = m gás M gás 1,45g 2,90g = M gás = 64,0 g mol 1 32,0g mol 1 M gás Portanto, o gás vulcânico é S 2. Resposta: D (UFAL) Comparando volumes iguais dos gases 2 e 3 à mesma pressão e temperatura, pode-se dizer que apre sen - tam igual a) massa. b) densidade. c) calor específico. d) número de átomos. e) número de moléculas. Hipótese de Avogadro: volumes iguais de gases quaisquer, na mesma pressão e temperatura, contêm o mesmo número de moléculas. Resposta: E 142

27 (UNICAMP-SP) Um balão contém 1,31g de oxigênio ga - soso ( 2 ) e outro balão, de mesmo volume, contém 1,72g de hidrocarboneto (C x H y ) gasoso, ambos à mes ma temperatura e pressão. Qual a massa molecular do hidrocarboneto? Dados: = 16u n 2 = n HC 1,31g 32g/mol 1,72g = M M = 42,02g/mol Massa molecular = 42,02u (PUS ALEGRE-MG MDEL ENEM) Admitindo-se que 560 li tros de C 2 pudessem apagar o incêndio de uma sala, um extintor con tendo 4,4kg de gás carbônico (admita condições normais de temperatura e pressão, CNTP) apagaria o incêndio de (Massas atômicas: C : 12u; : 16u. Volume molar dos gases nas CNTP: 22,4L/mol.) a) uma sala. b) duas salas. c) três salas. d) quatro salas. e) cinco salas. Massa molar do C 2 = 44g/mol 44g 22,4L } x = 2240L 4400g x 560L 1 sala 2240L y } y = 4 salas Resposta: D 46 Natureza corpuscular da matéria: mol, massa molar, volume molar, fórmulas (exercícios) (UNICAMP-SP) Em uma pessoa adulta com massa de 70,0kg, há 1,6kg de cálcio. Qual seria a massa dessa pessoa, em kg, se a natu - reza houvesse, ao longo do processo evolutivo, escolhido o bário em lugar do cálcio? Dadas as massas atômicas relativas: Ca = 40u; Ba = 137u. 1600g n Ca = = 40 mol 40g/mol n Ba = 40 mol Massa de bário = (40 mol). (137 g/mol) = 5 480g Substituindo o Ca pelo Ba: 70,0kg 1,6kg + 5,48kg = 73,88kg 73,9kg (VUNESP MDEL ENEM) Para dar ideia de quanto é pequeno o átomo, um pro - fessor propôs o seguinte problema: Se fosse possível pegar um átomo, quanto tempo seria necessário para contar o número de átomos presentes na esfera de alumínio representada abaixo? Para estabelecer o tempo médio com que seus alunos conseguiram efetuar as contagens, eles foram distri buídos em grupos. Cada grupo de alu nos recebeu um saquinho contendo 10 ob - je tos iguais e foi medido o tempo decorrido na contagem do número de objetos contidos no saquinho. professor coletou as informa ções e verificou que o tempo médio de contagem foi de 5 se gundos. u seja, os alunos conse gui ram contar, em média, 2 objetos por segundo, o que perfaz a cifra de, aproxima damente, 60 mi - lhões de objetos por ano (6 x 10 7 obje tos/ano). Se fosse possível viverem por tanto tempo, os alunos levariam, em média, para contar os átomos de alumínio presentes na esfera, aproximadamente, a) 4 mil anos. (4 x 10 3 ) b) 4 milhões de anos. (4 x 10 6 ) c) 4 bilhões de anos. (4 x 10 9 ) d) 4 trilhões de anos. (4 x ) e) 4 quatrilhões de anos. (4 x ) Dados: Massa molar do Al = 27g/mol Constante de Avogadro = mol 1 27g átomos 11,0g x x 0, átomos átomos 1 ano 0, átomos y y = anos Resposta: E Se 1, átomos de ouro custarem R$ 10,00, en tão o valor do ouro em uma joia contendo 20 gramas de ouro será: Massa molar: Au = 200 g/mol Constante de Avogadro = 6, mol 1 a) R$ 40,00 b) R$ 100,00 c) R$ 200,00 d) R$ 400,00 e) R$ 2 000,00 200g 6, átomos 20g x x = 6, átomos 1, átomos R$ 10,00 6, átomos y y = R$ 400,00 Resposta: D 143

28 (FATEC-SP MDEL ENEM) Uma das formas de me - dir o grau de intoxicação por mercúrio em seres humanos é a de terminação de sua presença nos cabelos. A rganização Mundial da Saúde estabeleceu que o nível máximo permitido, sem risco para a saúde, é de 50 ppm, ou seja, g de mercúrio por grama de cabelo. (Ciência Hoje, vol. 2, número 61, p.11). Nesse sentido, pode-se afirmar que essa quantidade de mercúrio corresponde a a) 1, átomos de Hg. b) 1, átomos de Hg. c) 1, átomos de Hg. d) 150 bilhões de átomos de Hg. e) 200 milhões de átomos de Hg. Dados: Massa molar do mercúrio = 200 g/mol Constante de Avogadro = 6,0 x mol 1 200g de Hg 1 mol 200g de Hg 6, átomos g de Hg x g. 6, átomos x = 200g x = 1, átomos de Hg (FEI-SP) Em 13,2g de certo óxido de nitrogênio, há 1, átomos de oxigênio. Portanto, a fórmula mínima do óxido poderá ser: Dados: N = 14u; = 16u; Número de Avogadro = 6, a) N 2 5 b) N 2 4 c) N 2 3 d) N 2 e) N 16g 6, átomos de x 1, átomos de x = 4,8g de massa de nitrogênio = 13,2 4,8g = 8,4g de N Número de mols na amostra: 4,8g : = 0,3 mol de 16g/mol 8,4g N: = 0,6 mol de N 14g/mol 0,3 Proporção em mols: : = 1 0,3 0,6 N: = 2 0,3 Fórmula mínima: N 2 Resposta: D Resposta: A (UNIP-SP) Qual a massa em gramas de uma lâmi na de latão (liga de cobre e zinco) contendo 0,10 mol de átomos de cobre e 3, átomos de zinco? Dados: Cu = 63,5u; Zn = 65u. Número de Avogadro = 6, a) 15,0 b) 12,5 c) 9,60 d) 8,75 e) 7,75 } 1 mol de Cu 63,5g 0,10 mol de Cu x x = 6,35g 6, átomos de Zn 65g } y = 3,25g 3, átomos de Zn y x + y = 9,60g Resposta: C (FUVEST-SP) Um carro pode emitir em cada minuto 600L de gases, dos quais 4% em volume correspondem a C. Qual a quantidade de C, em mols, emitida pelo veículo em uma hora? Dados: massas molares em g/mol: C = 12, = 16; volume molar dos gases = 24L/mol. 100% 600L 4% x x = 24L Em uma hora: 60 x 24L de C 24L 1 mol 60 x 24L y y = 60 mol 144

29 47 Gases perfeitos: Teoria cinética dos gases A energia cinética média das moléculas de um gás é proporcional à temperatura absoluta. 1. estado gasoso A matéria pode existir em três estados de agregação o sólido, o líquido e o gasoso. No estado sólido, as partículas que compõem a substância estão distribuídas de modo regu lar, ocupando posições fixas num retículo cristalino, em que são mantidas por forças poderosas de ligação. A estrutura resultante é rígida, tem forma e volume defi nidos e resiste energicamente à compres são e à distorção. No estado líquido, as moléculas estão submetidas a forças de atração, cujas in tensidades são suficientes para impedir a sua separação, mas não para obstar a que elas estejam em movimento de translação. Em con - sequência disto, os lí quidos possuem volume definido, mas a sua forma é a do recipiente que os con tém. No estado gasoso, as forças de coesão que ligam as moléculas são muito fracas, de modo que elas se des - lo cam caoticamente em altas velocidades. Em pressões da ordem do ambiente, estão relativamente afastadas e as atrações que exercem umas sobre as outras são nu - las ou desprezíveis. A consequência de tudo o que foi di - to é que os gases não têm forma e volume próprios, ocu - pando toda a capacidade dos recipientes que os contêm. Como, neste estado, as distâncias entre as mo lécu - las são grandes (com paradas às dimensões molecu la - res), podemos concluir que um gás é constituído prin - cipalmente por espaço vazio, o que acarreta sua alta com pressibilidade; além disso, o movimento caótico das moléculas e suas velocidades elevadas resultam num bombardeio cons tante e uniforme contra as paredes do recipiente que as contém. Dizemos, então, que os ga - ses exercem pressão. 145

30 2. Gases ideais ou perfeitos Medida da pressão atmosférica (no nível do mar). A pressão é medida em atmosferas (atm), ou cen - tímetros de mercúrio (cmhg) ou milímetros de mercúrio (mmhg). 1atm = 76cmHg = 760mmHg = 760 Torr. torricelli (Torr) é igual a 1 mmhg. PRESSÃ Pressão é o quociente da intensidade de uma força (F) pela área (S) da superfície na qual a força está aplicada. F P = S No Sistema Internacional, a unidade de pressão é o pascal (Pa), que é a pressão exercida por uma força de 1 newton (N) uniformemente distribuída sobre uma superfície plana de 1m 2 de área, perpen dicular à direção da força. 1 atm = Pa 1N 1Pa = m 2 A pressão atmosférica é resultante do pe so da camada de ar. À medida que au men ta a altitude, diminui a pressão at mosfé rica. No nível do mar, a pressão at mos férica é igual a 760mmHg; na ci dade de São Pau lo (780m de al - titude), é aproximadamente 700mmHg. No topo do Monte Everest (8850m de alti tu de), a pressão atmosférica é aproxima da men te 240mmHg. Na discussão das leis que regem o seu com porta - mento físico e que estabelecem as relações quantita - tivas existentes entre a pressão, a temperatura, o volume e a quantidade em mols de cada amostra de gás, costuma-se classificar os gases em dois grupos: 1) gases ideais ou perfeitos; 2) gases reais. Por definição, gás perfeito é aquele que obedece às leis de Boyle e Charles, rigorosamente (vide módulo 48). Embora estas duas leis tenham sido obtidas ex pe - rimentalmente pelos dois pes quisadores de quem levam os nomes, elas podem ser deduzidas também dos pos - tulados da teoria cinética dos gases, os quais, entre outras coisas, estabelecem que 1) o volume próprio das moléculas de um gás perfeito é desprezível em relação ao volume ocu - pado por ele; 2) as moléculas de um gás perfeito não exercem atrações mútuas em quaisquer condições de pressão e temperatura. Percebe-se, facilmente, que um gás perfeito é um gás hipotético, ima ginário, porque todos os gases são constituídos de moléculas que ocupam um vo lu me de - finido e exercem atrações mútuas. Todavia, há condições em que o comportamento dos gases se aproxima do ideal. Isto se dá quando são sa - tisfeitos os dois postulados acima estabelecidos, o que acontece quando o gás está submetido a baixas pressões (rarefeito) e tempe raturas elevadas. 3. Teoria cinética dos gases A teoria cinética dos gases baseia-se nos seguintes postulados: 1 ọ Postulado: volume próprio das moléculas de um gás é desprezível em relação ao volume ocupado por ele. Isto justifica o fato de os gases serem bastante compressíveis, pois as moléculas estão muito afastadas umas das outras; 2 ọ Postulado: As moléculas do gás movem-se, ao acaso, segundo trajetórias retilíneas, que são interrom - pidas apenas quando colidem umas com as outras ou com as paredes do recipiente. A pressão que um gás exerce é justamente o resultado dessas colisões com as paredes do recipiente; 3 ọ Postulado: choque entre as moléculas é per - feitamente elástico, isto é, a energia cinética total das moléculas antes e depois do choque é a mesma; 4 ọ Postulado: A energia cinética média (nem todas as moléculas têm a mesma energia cinética; então, toma-se a média) das moléculas é proporcional à tem peratura ab - soluta, crescendo com o aumento da temperatura. Isto quer dizer que, para dois gases dife rentes na mesma tem - peratura, as moléculas apresentam a mesma energia ci - nética média. Sendo m a massa da molécula, v a sua ve - 146

31 locidade, E C a energia cinética, T a tem peratura ab soluta, e K uma constante de pro porcionalidade, temos: mv 2 E C = = KT 2 TEMPERATURA A temperatura é uma medida do estado de agitação das moléculas, ou seja, é uma medida da energia cinética média das moléculas. Quanto maior a agitação, isto é, quan to maior a energia cinética das molé culas, maior a temperatura. Nor malmente, as tem pera turas são medidas em graus Celsius ( C). A temperatura do gelo fundente é 0 C e a tem pe - ratura da água fervente, no nível do mar, é 100 C. A escala termodinâmica de temperatura ou es cala kelvin começa no zero absoluto, que corresponde a 273 C. A temperatura em kelvin (T) relaciona-se com a tempera tura em Celsius (t) da seguinte maneira: T(K) = t( C) Assim, a temperatura ambiente (25 C) cor res - ponde a 298K. T(K) = Distribuição das energias cinéticas gráfico a seguir mos tra a distribui ção das ener gias cinéticas das mo lé culas de um gás a duas tempera turas diferen tes. À temperatura T 1, algu mas partí culas têm ener gia muito baixa e algu mas têm energia muito alta. A maioria tem energia intermediária. Numa tempe ratura mais alta, T 2, a distribuição de energia é alterada; percebe-se que o aumento na temperatura provocou um deslocamento geral na distribuição, para as energias mais altas. bserve no gráfico acima que na temperatura mais alta (T 2 ): a) menos moléculas têm a energia baixa E 1 ; b) mais moléculas possuem a energia mais elevada E 2. No gráfico, a área 1 fornece o número de moléculas com energia cinética maior que E 2, na temperatura T 1. A área 2 fornece o número de moléculas com energia ci - nética maior que E 2, na temperatura T 2. Exemplo: Toda vez que a energia cinética média das moléculas de uma dada massa de gás perfeito aumenta, é porque, necessaria mente a) sua pressão aumenta. b) sua temperatura aumenta. c) seu volume aumenta. d) sua densidade aumenta. e) o volume de suas moléculas diminui. Se a energia cinética média aumentou, é porque a tempe ratura aumentou. Resposta: B Distribuição de velocidades moleculares De acordo com a teoria cinética dos ga ses, mantendo-se a temperatura cons tante, a energia cinética média e a velocidade média das moléculas também são constantes. No en tanto, todas as moléculas não têm a mesma velocidade ou energia cinética. Quando duas moléculas com energias di fe rentes colidem, ocorre transferência de ener gia de uma para outra, de modo que a velo cidade de uma molécula diminui e a velo cidade da outra aumenta. Portanto, as velo cidades e as energias cinéticas das moléculas in dividuais variam constantemente. Em um in tervalo de tempo, a velocidade pode variar de quase zero até valores bem elevados, muito acima da média. Dizemos então que há uma distribuição de velocidades. Consideremos a distribuição de velocida des para o 2 a 25 C e a C. No gráfico a seguir, marcamos em ordenadas o número relativo de mo léculas com determinada velo cidade (v) e em abs cissas, as velocidades (v). 147

32 A 25 C, muito poucas moléculas têm velocidades muito baixas. número de mo léculas cresce rapidamente com a velo cidade até o máximo de 400 m/s. Acima deste valor, o número de moléculas com qualquer velocidade diminui. bser - ve que, a 25 C, o número de mo léculas com veloci dade igual a 800m/s é cerca de 1/5 do número de moléculas com velocidade de 400 m/s. Acima de m/s, a fração de moléculas reduz-se a quase zero. Concluindo, a 25 C, a maioria das moléculas tem velocidade próxima de 400 m/s. Se a tem peratura varia, a distribuição de velocidades muda. Aumentando a temperatura, au menta a ve locidade das moléculas e a curva de distri buição de velocidades alarga-se e mo ve-se para a direita. A fração de moléculas com ve locidades elevadas é bem maior. A C, a velocidade média é cerca de duas vezes maior que a velocidade média a 25 C. bserve que um grande número de mo léculas tem velocidades superiores a m/s, a C. Dois gases na mesma temperatura têm a mesma energia cinética média. 1 1 v 1 m v 2 = m v 2 = m v 2 m v 1 m 2 1 v 2 A velocidade média das moléculas do gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua massa molecular. No gráfico acima, apresentamos a distri bui ção de ve - locidades moleculares para diversos gases a 25 C. Moléculas com pequena massa têm velocidades médias maiores que as molé culas de maior massa. Isso explica a au - sência de gases leves co mo hidrogênio e hé lio na atmosfera. Uma fração consi de rável de suas moléculas tem velo cidade sufi ciente para vencer a atração gra vi tacio nal da Terra. Exemplo de cálculo da velocidade média A 25 C, a velocidade mé dia das mo léculas de hi dro gê nio (H 2 ) é m/s. Deter minar a velocidade média das moléculas de oxi gênio ( 2 ), na mesma tem peratura. Dado: massas moleculares: H 2 : 2u; 2 : 32u. RESLUÇÃ m = v 1 = v 2 m 1 2 m 1 2u v 1 = 1792m. s 1 x 32u = 448 m. s 1 (ENCCEJA EXAME NACINAL DE CERTIFICAÇÃ DE CMPETÊNCIAS DE JVENS E ADULTS MDEL ENEM) Um conjunto constituído por um ventilador e um recipiente com bolinhas de isopor pode ser utilizado como modelo para representar os estados da matéria. Entre as situações abaixo, a que melhor pode servir de mo delo para representar as partículas de uma substância no estado gasoso é Em um gás, as partículas se deslocam caoti - camente em altas velocidades. As forças entre as partículas são nulas ou des prezíveis. Como consequência, um gás não tem forma nem volume definidos, ocupando toda a capa cidade do recipiente que o contém. Por tanto, o modelo do ventilador em velocidade máxima representa as partículas no estado gasoso. Resposta: B (ENCCEJA EXAME NACINAL DE CERTIFICAÇÃ DE CMPETÊNCIAS DE JVENS E ADULTS MDEL ENEM) Usamos muitos produtos na forma de spray, como inseticidas, desodorantes, tintas, verni - zes etc. Depois de algum tempo de uso, quan - do apertamos a válvula do spray e não sai mais nada, podemos afirmar que a) a pressão no interior da lata é menor que a do exterior. b) a pressão no interior da lata é igual à do exterior. c) a pressão no interior da lata é maior que a do exterior. d) não há pressão no interior da lata. Um gás flui da maior pressão para a menor pres são. Quando acio na mos a válvula do spray e não sai mais nada, é porque a pres - são no interior da lata é igual à do exterior. Resposta: B 148

33 Uma dada massa de gás perfeito tem seu volume reduzido à metade. Neste processo, podemos afirmar que 01) a energia cinética média das moléculas sempre aumenta. 02) a energia cinética média das moléculas pode permanecer constante. 04) a energia cinética média das moléculas sempre dimi nui. 08) a energia cinética média das moléculas pode aumentar, ficar constante ou diminuir. 16) com relação ao que ocorre com a energia cinética média das moléculas, o dado (ou seja, a alteração do volume do gás) é insuficiente. 01 Errado. 02 Correto. 04 Errado. 08 Correto. 16 Correto. A energia cinética média varia se variar a tem pe ra tu ra. (UFES MDEL ENEM) A energia cinética média mv 2 das moléculas de um gás é proporcional à temperatura 2 absoluta, crescendo com o aumento da temperatura. Supondo que a velocidade média das moléculas de um gás, em recipiente fechado, passe de cm/s para cm/s, podemos afirmar que a) o volume do recipiente dobrou. b) o volume do recipiente reduziu-se à metade. c) com certeza a pressão aumentou. d) a temperatura absoluta dobrou. e) a temperatura absoluta quadruplicou. mv 2 2KT = K. T v = 2 m Se a temperatura quadruplicar, a velocidade média dobrará. Resposta: E (UNISA-SP) bservando o comportamento de um sistema gasoso, podemos afirmar que I) a pressão de um gás é o resultado das colisões das mo - léculas com as paredes do recipiente. II) a energia cinética média das moléculas de um gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta. III) o choque entre as moléculas de um gás perfeito é per - feitamente elástico. IV) as moléculas movimentam-se sem colidir com as paredes do recipiente que as contém. Estão corretas as afirmativas: a) somente I b) somente II c) somente I e II d) II, III e IV e) I, II e III I Correto. II Correto. (E C = KT) III Correto. IV Errado. Resposta: E 149

34 Transformação: a) Isotérmica Lei de 48 Leis dos gases perfeitos Boyle; b) Isobárica Lei de Charles; c) Isocórica Lei de Gay-Lussac. 1. Mudanças de estado: leis que as regem! Destaque estado de uma massa gasosa qualquer é definido por três grandezas a pressão, o volume e a tem - peratura, que são denominadas variáveis de estado; qualquer alteração no valor de pelo menos uma dessas variáveis constitui uma transformação do gás ou uma mudança de estado. As transformações mais comuns sofridas pelos gases podem ser classificadas como Robert Boyle o químico cé tico 1) isotérmica, 2) isobárica e 3) isométrica ou isocórica, conforme se jam mantidos constantes a temperatura, a pressão e o volume, respectivamente. 2. Transformação isotérmica A temperatura mantém-se constante durante a trans formação. Uma propriedade característica dos gases é a sua grande compressibilidade. Este fato é expresso quantitativamente pela Lei de Boyle-Mariotte: À temperatura constante, uma deter mi nada massa de gás ocupa um volume in ver samente proporcional à sua pressão. Robert Boyle. irlandês Robert Boyle ( ) deu uma inter pre tação racional dos fenô me nos quí - micos, sem mis ti fi cação, e pra ticamente de - cre tou o fim da alquimia. Es ta bele ceu a lei que rege a trans formação dos gases sob tem - peratura constante. Boyle apre sentou o seu trabalho em um livro muito importante com o nome: Químico Cético Estado 1 { Massa: Pressão: Volume: Temperatura: m P 1 V 1 T 1 Transformação isotérmica Estado 2 { Massa: Pressão: Volume: Temperatura: m P 2 = 2P 1 V 2 = 1/2V 1 T 2 = T 1 Expressão algébrica da lei: PV = constante P 1 V 1 = P 2 V 2 = P 3 V 3... ou 150

35 Em um diagrama cartesiano, a expressão PV = cte é representada por uma hipérbole equilátera (V = cte/p). Expressão algébrica da lei: 3. Transformação isobárica A pressão mantém-se constante durante a trans - formação. Lei de Charles: À pressão constante, o volume ocupado por uma determinada massa de gás é diretamente proporcional à sua tem pe ratura absoluta. V = constante T ou V 1 V 2 = T 1 T 2 Em um diagrama cartesiano, a expressão V = cte T é representada por uma reta, passando pela origem (zero absoluto).! Destaque Jacques Alexandre Char les. Jacques Alexandre Char les ( ) fez vá rias expe riên - cias com a espe ran ça de me lho rar o de - sem penho em voo em balão. Verifi cou que, mantendo a pres são constante, o volume de um gás aumenta quando sua tempe ratura é eleva - da. 4. Transformação isocórica (ou isométrica) volume mantém-se constante. Lei de Gay-Lus - sac: Mantendo-se o volume constante, a pressão de uma determinada massa de gás é diretamente proporcional à tempe ra tura absoluta. Estado 1 { Massa: Pressão: Volume: Temperatura: m P 1 V 1 T 1 Transformação isobárica Estado 2 { Massa: Pressão: Volume: Temperatura: m P 2 = P 1 V 2 = 2V 1 T 2 = 2T 1 151

36 Expressão algébrica da lei: P = constante T ou P 1 P 2 = T 1 T 2! Destaque Em um diagrama cartesiano, a expressão P = cte T é representada por uma reta passando pela origem. J.L. Gay-Lussac. Joseph Louis Gay-Lussac ( ) bateu o recorde de altura na época em balonismo. Esta bele - ceu a lei dos volu mes de combinação e a lei dos gases sob volume cons tante. (UNESP MDEL ENEM) Segundo a Lei de Charles-Gay Lussac, mantendo-se a pressão constante, o volume ocupado por um gás aumenta proporcionalmente ao aumento da temperatura. Considerando a teoria cinética dos gases e tomando como exemplo o gás hidrogênio (H 2 ), é correto afirmar que este comportamento está relacionado ao aumento a) do tamanho médio de cada átomo de hidrogênio (H), devido à expansão de suas camadas eletrônicas. b) do tamanho médio das moléculas de hidro - gênio (H 2 ), pois aumentam as distâncias de ligação. c) do tamanho médio das moléculas de hidro - gênio (H 2 ), pois aumentam as interações entre elas. d) do número médio de partículas, devido à quebra das ligações entre os átomos de hidrogênio (H 2 2H). e) das distâncias médias entre as moléculas de hidrogênio (H 2 ) e das suas velocidades médias. De acordo com a Lei de Charles, mantendo-se a pressão constante, o volume ocupado por um gás aumenta proporcionalmente ao aumento da temperatura absoluta. Isso ocorre por causa do aumento das distâncias médias entre as moléculas de hidrogênio (H 2 ) e das suas velocidades médias. Resposta: E (UnB-DF ADAPTAD MDEL ENEM) As grandezas volume, temperatura, pressão e quan tidade de matéria associam-se a uma substância no estado gasoso. Em 1662, o quí - mico e físico irlandês Robert Boyle des creveu a constatação experimental de que, à tem - peratura cons tante, o volume de uma quanti - dade fixa de gás diminui quando a pressão sobre o gás é aumentada. Em 1787, o químico francês J. A. Charles constatou a expansão de gás, à pressão constante, quando aquecido. Joseph Gay-Lussac, um contem porâneo de Charles, constatou que a pressão de uma quantidade fixa de gás é diretamente propor - cional à sua temperatura, se o volume for mantido constante. Julgue os itens a seguir. (1) Segundo Charles, PV = constante. V (2) Segundo Charles, = constante. T (3) A recomendação, presente em rótulos de aerossóis, de não se jogar a embalagem no fogo ou no incinerador está de acordo com a Lei de Gay-Lussac. (4) volume de uma amostra gasosa, para pressão e temperatu ra constantes, é inversa mente proporcional à quantidade de matéria do gás da amostra. Está correto somente o que se afirma em: a) 1 e 2 b) 2 e 3 c) 3 e 4 d) 1 e 4 e) 1, 2 e 3 1) Errado. Segundo Boyle, PV = constante. V 2) Correto. À pressão constante, = k ou T V = k. T (Lei de Charles) 3) Correto. De acordo com a Lei de Gay-Lus sac, P a volume constante, = constante. T Aumentando a temperatura, ocorre aumen - to da pressão o que pode causar explosão da embalagem. 4) Errado. Quanto maior a quantidade de ma téria (número de mols, n), maior será o volume. Resposta: B 152

37 (UnB-DF) Uma certa quantidade de um gás ideal foi submetida às transformações 1 2, 2 3 e 3 1 indicadas no diagrama pv (p = pressão e V = volu me). P 1 V 1 = P 2 V 2 2,5. 5 = 5. V 2 V 2 = 2,5L Resposta: C Julgue os itens: (1) Na transformação de 1 para 2, a temperatura dimi nui. (2) Na transformação de 2 para 3, o gás sofre con tração de volume. (3) Na transformação de 3 para 1, a temperatura per manece constante. (4) Nos pontos 1, 2 e 3, as temperaturas são iguais. (5) Na transformação de 3 para 1, a pressão aumenta e o volu - me permanece constante. (6) Na transformação de 1 para 2, o gás sofre ex pansão. Um frasco rígido, contendo um gás a 27 C e certa pressão, foi resfriado até a pressão ficar 2/3 da inicial. Qual a temperatura final? (1) Errado. A temperatura fica constante. (2) Correto. volume diminui. (3) Errado. A temperatura aumenta. (4) Errado. (5) Correto. (6) Correto. volume aumenta. T 1 = 27 C = 300K P 1 P 2 = T 1 T 2 P = (2/3) P 1 T 2 T 2 = 200K ou 73 C (MDEL ENEM) Em 1662, o químico e físico irlandês Robert Boyle descreveu a constatação experimental de que, à temperatura constante, o volume de uma quantidade fixa de gás diminui quando a pressão sobre o gás é aumentada. Uma certa massa de gás, ocupando o volume de 5L à pressão de 2,5 atm, sofre uma transformação isotérmica e, no estado final, a pressão é o dobro da inicial. Qual é o volume final da massa gasosa? a) 1,0L b) 1,5L c) 2,5L d) 3,0L e) 5,0L 153

38 49 A equação dos gases ideais P 1 V 1 P 2 V 2 = T 1 T 2 P.V = n. R. T 1. Equação geral dos gases perfeitos Seja um gás G que passa do estado (1) ao estado (2): 1 Massa: m Volume: V 1 Estado Pressão: P 1 Temperatura: T 1 m Volume: V 2 Estado 2 Massa: Pressão: P 2 Temperatura: T 2 Demonstra-se que: P 1 V 1 P 2 V 2 PV = ou = constante T 1 T 2 T No Portal bjetivo Para saber mais sobre o assunto, acesse o PRTAL BJETIV ( e, em localizar, digite QUIM1M403? Saiba mais Deduzir a equação geral dos gases per feitos. Em um diagrama P versus V, loquemos os estados e e um estado inter mediário. m m m Transformação para : Isoté r mica P 1 V 1 = P 2 V 3 Transformação para : Isobá rica (I) V 1 V 3 V 2 P 1 P 2 P 2 V 3 V 2 T 1. V 2 = V 3 = (II) T 1 T 2 T 2 T 1 T 1 T 2 Substituindo II em I, vem: P 2. T 1. V 2 P 1 V 1 = T 2 P 1 V 1 P 2 V 2 = = k T 1 T 2 2. Equação dos gases ideais Verifica-se, experimentalmente, que, para um mol de gás, o valor da constante PV/T é o mesmo para qualquer gás. Essa constante (R) é chamada de Constante Universal dos Gases Perfeitos. 154

39 PV = R T ou PV = nrt para um mol de qualquer gás para n mols de um gás ou m P.V =. R.T massa molar PV = nr T a) b) Valores numéricos de R: PV 1 atm. 22,4L atm. L R = = = 0,082 nt 273K. 1 mol K. mol PV 760mm de Hg. 22,4L mmhg. L R = = = 62,3 nt 273K. 1 mol K. mol Nota: Alguns autores chamam a equação dos gases ideais (PV = n R T) de Equação de Clapeyron. (UNIFESP MDEL ENEM) A oxige - noterapia, tratamento terapêutico com gás oxigênio, é indicada para pacientes que apre - sentam falta de oxigênio no sangue, tais como portadores de doenças pulmonares. gás oxigênio usado nesse tratamento pode ser comercializado em cilindros a elevada pressão, nas condições mostradas na figura. No cilindro, está indicado que o conteúdo cor - responde a um volume de 3 m 3 de oxigênio nas condições ambientes de pressão e tem - peratura, que podem ser consideradas como sendo 1 atm e 300 K, respecti vamente. Dado R = 0,082 atm.l.k 1.mol 1, M 2 = 32g. mol 1, a massa de oxigênio, em kg, armazenada no cilindro de gás representado na figura é, apro - xima damente, a) 0,98 b) 1,56 c) 1,95 d) 2,92 e) 3,90 conteúdo do cilindro a 150 atm e 20L cor res - ponde ao volume de 3m 3 na pressão de 1 atm e 300K. Cálculo da massa de oxigênio (m): P = 1 atm T = 300K M 2 = 32g/mol R = 0,082 atm. L/mol. K V = 3m 3 ou L PV = nrt PV = RT 1 atm L = m = 0,082 atm. L. mol 1. K K 32g/mol m = 3, g ou 3,90kg Resposta: E m M (MDEL ENEM) A equação dos gases ideais estabelece a relação matemática entre as quatro variáveis de estado que caracterizam uma amostra gasosa: PV = n. R. T P = pressão exercida pelo gás V = volume ocupado pela amostra n = quantidade de matéria (mols) T = temperatura absoluta da amostra (T K = t 0C + 273) R = constante dos gases = = 0,082 atm. L. K 1. mol 1 ) 0,1 mol de um gás perfeito sofre as trans for - mações indicadas no gráfico a seguir: A temperatura, em graus Celsius, no ponto III, é, aproximadamente, a) 273 C b) 546 C c) 1776 C d) 1912 C e) 2186 C No ponto III, temos: V = 5,60L P = 3 atm n = 0,1 mol Aplicando a equação dos gases ideais: atm. L 3 atm. 5,60L = 0,1 mol. 0,082.. T K. mol T = 2048,78K t = 2048, t = 1775,78 C t 1776 C Resposta: C Densidade absoluta ou massa específica de um gás Densidade absoluta (d ou µ) é o quociente entre a massa do gás e o seu volume numa determinada pressão e temperatura. m µ = Unidades: g/cm 3 ou g/l V Nas condições normais, temos: M M = massa molar µ 0 = g/l 22,4 µ 0 = densidade normal Densidade absoluta em certa pressão e tempe ratura: mrt PV = nrt PV = M mrt µrt P = = VM M PM µ = RT A densidade de um gás é diretamente propor cional à sua pressão e inversamente proporcional à sua tem - peratura absoluta. 155

40 Exercício A densidade absoluta de um gás A é 0,78 g/l, a 77 C e 500 mm de mercúrio de pressão. A de um gás B é 0,89 g/l a 7 C e 1,2 atm de pressão. Qual dos dois gases possui a maior massa molecular? melhor é escrever a fórmula da densidade para o gás A, depois para o gás B e dividir uma pela outra. P A M A P B M B d A = d B = RT A RT B d A P A M A T B M A d A T A P B = = ; d B T A P B M B M B d B T B P A M A 0, (1,2. 760) = 2 > 1 M A > M B M B 0, (MDEL ENEM) Um frasco com furo na ro lha (aber - tura estreita), con tendo 1,0 mol de gás car bônico, é aquecido de 300K a 600K, à pressão cons - tante. Qual curva es quemática representa me lhor a variação de nt ver sus T? n = quantidade em mols de C 2 que sobra no frasco. T = temperatura absoluta do frasco. Na experiência, a pressão é constante e o volume também, pois o tamanho do frasco não se altera. Aplicando a equação pv = n R T, vem: p V n T = R Logo: pv. Como = cte, então R nt = cte. Determine a massa em gramas de gás metano (CH 4 ) que, num frasco fechado de capacidade 16,4L, exerce, a 27 C, a pressão de 2,1 atm. Dados: C = 12u, H = 1u. R = 0,082 atm. L/K. mol. P.V. = n.r.t m. 0, ,1. 16,4 = 16 m = 22,4g (FUNDAÇÃ CARLS CHAGAS) A que temperatura deve ser aque cido um frasco aberto, contendo um gás, de modo que permaneça nele a metade do número de moléculas que havia a 27 C? a) 327 C b) 227 C c) 127 C d) 54 C e) 47 C Resposta: C (UnB-DF) Certa massa de hidrogênio ocupa um vo lu me de 100 cm 3 a 73 C e 5 atm. Calcular, em C, a tem peratura necessária para que a mesma massa de hi drogênio ocupe um volume de 1 litro a 760mm de Hg. A 27 C: PV = n.r.300 A TK: PV = n. R.T 2 Igualando, vem: T = 600K 327 C Resposta: A P 1 V 1 P 2 V 2 = T 1 T = 200 T 2 T 2 = 400K 127 C 156

41 50 Gases perfeitos (exercícios) (PUC-RJ MDEL ENEM) Nitrogênio (N 2 ) tem sido oferecido em alguns postos de ga solina como uma alternativa para encher pneus no lugar de ar (o oxigênio do ar, a altas pressões, diminui a vida útil dos pneus). Encheu-se um pneu, na temperatura ambiente (25 C), com nitrogênio, de modo que todo seu volume (20 litros) foi preenchido até uma pressão de 5 atmosferas. Dados: R = 0,082 atm. L. K 1. mol 1 Massa molar: N = 14g/mol. A massa de N 2 introduzida no pneu é a) 98,5g b) 105,4g c) 114,5g d) 119,8g e) 123,3g PV = n R T. Logo, n = PV/RT. Assim, o número de mols introduzido será n = / 0, n = 4,09 mols Como 1 mol de nitrogênio (N 2 ) equivale a 28 gra - mas, teremos: 1 mol 28g 4,09 mol x x = 114,5g de N 2 Resposta: C Com relação à questão anterior, se ao co - meçar a rodar a temperatura do pneu au men tar para 60 C, sem que haja mudança no seu volume, qual a nova pressão no seu interior? a) 3,2 atm b) 4,4 atm c) 4,8 atm d) 5,6 atm e) 6,2 atm P 1 /T 1 = P 2 /T 2 P 2 = P 1 T 2 /T 1 P 2 = /298 P 2 = 5,59 atm P 2 5,6 atm Resposta: D 0,8g de um composto ocupa o volume de 314mL a 100 C e 743mmHg. Qual é a massa 62,3 mm Hg L molecular do composto? R = K mol m = 0,8g; V = L; T = ( ) K; P = 743 mmhg PV = n R T m 0,8 n = ,314 =. 62, M M 0,8. 62, M = g/mol ,314 Massa Molar = 79,68g/mol Assim, a massa molecular é igual a 79,68u. A que temperatura devemos aquecer um frasco aberto para que saia 1/3 do ar nele contido a 27 C? PV = n R 300 Igualando: 2 PV = n R T 3 2 n R 300 = nrt 3 t = t = 177 C T = 450K (FUVEST-SP MDEL ENEM) Dados referentes aos pla netas Vênus e Terra: Porcentagem (em volume) A relação entre o número de moléculas de N 2 em volumes iguais das atmosferas de Vênus e da Terra é a) 0,10 b) 0,28 c) 2,0 d) 5,7 e) 40 Considerando 100L das atmosferas de Vênus e Ter ra, temos 4,0L e 80L de nitrogênio, respectivamente. Vênus de N 2 na atmosfera Temperatura na superfície (K) P 1 V 1 n 1 RT 1 = P 2 V 2 n 2 RT ,0 n = 1,0. 80 n Terra P 1 P 2 V 1 } V 2 } n 1 P1 V1 = n1rt1 n 2 T 1 T 2 Vênus Terra P2 V2 = n2rt2 n 1 = 2,0 n 2 4, Pressão na superfície (atm) 100 1,0 A relação entre as quantidades de matéria é a mes ma que a relação entre os números de moléculas. Resposta: C (UnB-DF) Julgue os itens seguintes. (1) Pela Hipótese de Avogadro, 1 litro de gás oxi gênio e 1 litro de gás hidrogênio, ambos sob as mes mas condições de pressão e temperatura, contêm igual número de molé culas. (2) A lei dos gases ideais fornece a relação entre pres são, vo - lume, massa, massa molar e tem peratura de tais gases. (3) A constante dos gases (R) é adimensional. 157

42 (4) Todos os gases, em pressões próximas à do vácuo, apre - sentam distanciamento entre suas molé cu las que, por es - te motivo, podem ser con si deradas como pontos de mas - sa inertes. Sob tais condi ções, é correto afirmar que os gases obedecem à lei dos gases ideais. (1) Correto. n 2 = n H2 m (2)Correto. PV =. R. T M atm. L (3)Errado. Por exemplo: R = 0,082 K. mol (4)Correto. Em um gás ideal, o volume da molécula é desprezível. (UNICAMP-SP) Um balão meteorológico de cor escura, no instante de seu lançamento, contém 100 mols de gás hélio (He). Após ascender a uma altitude de 15km, a pressão do gás reduziu-se a 100mmHg e a temperatura, devido à irradiação solar, aumentou para 77 C. Calcule nestas condições: a) o volume do balão meteorológico; b) a densidade do He em seu interior. Constante dos gases ideais (R) = 62 (L. mmhg. K 1. mol 1 ) Massa molar do He = 4g. mol 1 a) 100. V = V = 21700L m b) d = V 100 mol. 4g/mol d = 21700L d = 0,018g/L (UFRJ) No gráfico a seguir, estão representadas duas isotermas (Lei de Boyle-Mariotte) de 1 mol de gás ideal, uma na temperatura de 0 C e a outra na temperatura T. (UNICAMP-SP ADAPTAD MDEL ENEM) A par - tir de dados enviados de Vênus por sondas espaciais norte-americanas e russas, pode-se con siderar que em certos pontos da superfície desse planeta a temperatura é de 327 C e a pressão atmosférica é de 100 atm. Sabendo-se que na superfície da Terra o volume molar de um gás ideal é 24,6 litros a 27 C e 1,00 atm, qual seria o valor desse volume nesses pontos de Vênus? a) 0,492L b) 4,92L c) 6,32L d) 7,88L e) 9,84L P 1 V 1 P = 2 V 2 T 1 T 2 1,00. 24,6 300 = V 2 = 0,492L Resposta: A 100. V a) Qual o valor da pressão P indicada no gráfico, em atm? Justifique sua resposta. b) Determine o valor da temperatura T em kelvin. Dado: R = 0,082 atm. L. K 1. mol 1. Volume molar dos gases (CNTP) = 22,4 L/mol. a) 1 atm A 1 atm e 0 C, 1 mol de gás ocupa o volume de 22,4 litros. b) P.V = n.r.t 2,0. 22,4 = 1. 0,082. T T = 546,3K 158

43 51 Atmosfera: a primitiva e a atual Atmosfera primitiva e atual Experiência de Miller Experiência de Lavoisier AS PARTES CNSTITUINTES DA TERRA planeta Terra pode ser dividido em várias partes: I) Núcleo interno (sólido) II) Núcleo externo (líquido) núcleo tem aproximadamente 2 900km de raio e é formado princi pal mente por ferro e níquel. A tem peratura do núcleo é de alguns milhares de graus, temperatura sufi - ciente para derreter as rochas na su perfície. No entanto, como a pres são é maior que 1 mi lhão de atmos feras, os sólidos po dem man ter-se es táveis. núcleo interno é sólido, enquanto o núcleo ex terno é líquido. III) Manto manto é uma camada pas tosa com espessura da ordem de 3 500km e é formado principalmente por sili - catos de magnésio e ferro. IV) Crosta terrestre (litos fera) A crosta terrestre é a camada mais externa, com profundidade de até 30km. Deve-se notar que as minas mais profundas não ultra pas sam 5 quilômetros e os poços de petróleo mais fundos vão no máximo até 8 quilômetros. Encontramos na crosta terrestre silicatos, aluminatos, metais, carvão, petróleo, gás natural, carbonatos, óxidos, sulfetos etc. Na formação da natureza interes sam quatro partes: litosfera (crosta terrestre), hidrosfera, atmosfera e biosfera (reino animal e vegetal). 1. A atmosfera atual A composição da atmosfera va ria de lugar para lugar, de um dia para o outro e com a altitude. A maior variação ocorre na quan tidade de vapor-d água. A tabela a seguir mostra a porcentagem em volume de ca da gás em uma amostra de ar seco e não poluído. A por cen tagem em volume dá a quan tidade, em li tros, de cada gás que existe em 100 litros de ar. Abundância no ar seco e não poluído Gás % em volume N 2 78, ,95 Ar 0,93 C 2 0,032 Ne 0,0018 He 0,0005 Kr 0,0001 H 2 0,00005 Portanto, os quatro ga ses mais abun dan tes no ar se - co e não poluído são: N 2 (~ 78%), 2 (~ 21%), Ar (~ 0,9%) e C 2 (~ 0,03%). A quan tidade de va por-d água ge ral - men te está no in tervalo 1% a 3%. As molé cu las de maior mas sa mo le cular ten dem a ficar nas ca madas infe rio res. No entanto, o mo vi mento desor de nado das mo - lécu las tende a uni for - mizar a at mos fera. re sul tado é uma pe - quena varia ção da com po sição do ar com a alti tude. 159

44 Compare os dois valores: 1) Altitude: 0 km Temperatura = 20 C Pressão = 760 mmhg Massa de 1L de ar = 1,20g N ọ de moléculas em 1L de ar = 250 x N 2 = 78% 2 = 21% 2) Altitude: 20km Temperatura = 53 C Pressão = 62 mmhg Massa de 1L de ar = 0,13g N ọ de moléculas em 1L de ar = 27 x N 2 = 80% 2 = 19%? Saiba mais REGIÕES DA ATMSFERA 1) Troposfera é a região mais próxima do solo, com cerca de 18km. A tem pe ratura, a pressão e a den - sidade do ar di minuem com o aumento da altitu de. A temperatura a 18km é cerca de 55 C. 2) Estratosfera de 18km a 55km e cor responde a 15% da massa at mos férica total. Nessa região não há nuvens e a temperatura varia de 55 C a 1 C. É na estratosfera que existe a camada de ozônio que absorve radiação ultra violeta, protegendo a vida na Terra. aumento da tem peratura com a al - titu de é o resultado da absor ção de raios ul tra - violeta pelas molé culas de 2. 3) Mesosfera de 55km a 93km. A tem peratura novamente di mi nui com a alti tude, de 1 C a cerca de 80 C. 4) Termosfera de 93km a 400km. A tem peratura sobe no vamente, chegan do a 100 C a cerca de 110km de altitude. 5) Exosfera de 400km em dian te. 2. A formação de compostos orgânicos. Experiência de Miller Em 1953, Stanley Miller realizou uma experiência e mostrou como as biomoléculas (aminoácidos, ácidos nucleicos, carboidratos) podiam ser formadas a partir dos gases da atmosfera primitiva (H 2, NH 3, CH 4, H 2 (g)). 160

45 Miller submeteu a mistura de H 2, NH 3, CH 4 e H 2 (g) a faíscas elétricas por meio dos eletrodos A e B. Verificou, após uma semana, a presença de monóxido de carbono (C), gás carbônico (C 2 ) e nitrogênio (N 2 ) na fase gasosa e na água contida no balão encontrou com postos orgânicos. De acordo com parin, a atmosfera pri mi tiva era composta principalmente por hi dro gênio, metano, vapor-d água e amô nia. A temperatura elevada da atmosfera, o intenso vulcanismo, a radiação solar e as descargas at mosféricas favoreceram rea ções de síntese envol vendo aqueles com postos, o que pode ter contribuído para o surgimento da vida na Terra. Essas ideias foram reforçadas pela ex pe riên cia de Miller. s compostos orgâ nicos foram arrastados pelas chuvas para os lagos e mares. Depois de milhões de anos, for mou-se uma espécie de sopa orgânica nas camadas mais superficiais dos lagos e mares. Foi nessa sopa orgânica que apareceram as pri meiras células, há cerca de 3 bilhões de anos. bserve que o C 2 surgiu juntamente com os com postos orgânicos. 3. A composição do ar atmosférico. Experiência de Lavoisier Em 1774, Joseph Priestley aqueceu cal vermelha de mercúrio e obteve um ar no qual uma vela ardia com brilho intenso e os ratos sobreviviam por mais tempo. Esse ar foi chamado de ar deflogisticado. Na época, os gases eram chamados ares, isto é, havia diferentes tipos de ar. Exemplo ar inflamável: gás hidrogênio ar fixo: gás carbônico ar deflogisticado: gás oxigênio Baseando-se nos resultados obtidos por Priestley, Lavoisier fez experiências utilizando o seguinte processo: Aqueceu lentamente a retorta contendo uma massa conhe - cida de mercúrio; bservou o aparecimento de um material aver mel hado (cal de mercúrio) na superfície do mercúrio contido na retorta. nível do mercúrio sob a campânula subiu até se estabilizar; Cessou o aquecimento e esperou o sistema al cançar a tem peratura ambiente. Verificou que o nível de mercúrio subiu 1/6 da altura da campânula. Uma parte do ar combinou-se com o mercúrio aquecido na retorta. Ini cialmente chamou essa parte de ar vital, que correspondia a 1/6 do ar atmosférico. Na experiência de Priestley, a cal ver me lha de mercúrio (óxido do mercúrio) se de compõe pelo aquecimento, formando mer cúrio e oxigênio. 2Hg(s) 2Hg(l) + 2 (g) Δ mercúrio, por aquecimento, combina-se com o oxigênio do ar, formando óxido de mer cúrio, que é vermelho. 2Hg(l) + 2 (g) 2Hg(s) Δ Em 1779, Lavoisier concluiu (erroneamente!) que todos os ácidos seriam formados pelo ar vital e deu-lhe o nome de oxigênio (formador de ácidos, em grego). Lavoisier verificou que o ar residual dentro da cam pânula era impróprio à vida dos animais e não mantinha a combustão. A essa parte (5/6 do ar atmos férico) La voisier chamou mofeta (insalubre) atmosférica. Mais tar de, a mofeta atmosférica recebeu o nome de azoto (falta de vida). Chaptal sugeriu o nome nitrogênio (formador de salitre) em Lavoisier concluiu que o ar atmosférico não era um elemento, pois podia ser separado em duas partes diferentes. 161

46 4. Importância da atmosfera 1) Reservatório de substâncias essenciais. gás carbônico é incorporado aos seres vivos por meio da fotossíntese. gás oxigênio é essencial na respiração. gás nitrogênio é fixado por vários me canismos e se incorpora aos seres vivos. 2) A atmosfera deixa passar grande parte da luz solar que ilumina a superfície terrestre. 3) A camada de ozônio veda a passagem de parte da luz ultravioleta nociva à vida. 4) A atmosfera bloqueia pequenos meteo ritos que são queimados antes de atin girem a superfície. 5) A atmosfera impede o retorno ao espaço de parte da radiação infravermelha, assegurando uma temperatura bem maior daquela que a Terra teria se não hou vesse a atmosfera. No Portal bjetivo Para saber mais sobre o assunto, acesse o PRTAL BJETIV ( e, em localizar, digite QUIM1M404 A atmosfera primitiva Supõe-se que a atmosfera primitiva da Terra fosse formada pelos gases hi - drogênio (H 2 ), amônia (NH 3 ), metano (CH 4 ) e por vapor de água (H 2 ). Como se teria dado a diferen ciação da atmosfera primitiva para a atual? Aceita-se a seguinte explicação: a) Sob a ação da radiação solar, a água se decompôs em hidrogênio e oxi gênio; radiação 2H 2 (g) 2H 2 (g) + 2 (g) solar b) hidrogênio dissipou-se no es - paço, não permanecendo no campo gravi - tacional da Terra por ser muito leve; c) oxigênio interagiu com substân - cias da crosta terrestre, pois é muito reativo. Em sua maior parte, foi consumi - do na formação de óxidos; Exemplo 4Fe(s) (g) 2Fe 2 3 (s) d) nitrogênio se formou pela rea - ção da amônia com o oxigênio; 4NH 3 (g) (g) 2N 2 (g) + 6H 2 (g) e) A quantidade de 2 só começou a aumentar quando surgiram as plantas que possuem clorofila e realizam a fotossín - tese. radiação 6C 2 (g) + 6H 2 (l) solar C 6 H 12 6 (aq) (g) (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) gráfico abaixo representa a evolução da quantidade de oxigênio na atmosfera no curso dos tem pos geo ló gi cos. número 100 sugere a quanti da de atual de oxi gê nio na atmosfera, e os demais valores indicam di fe ren - tes porcentagens dessa quantidade. De acordo com o gráfico, é correto afirmar que a) as primeiras formas de vida surgiram na ausência de 2. b) a atmosfera primitiva apresentava 1% de teor de oxi gê nio. c) após o início da fotossíntese, o teor de oxigênio na atmosfera mantém-se estável. d) desde o Pré-cambriano, a atmosfera mantém os mesmos níveis de teor de oxigênio. e) na escala evolutiva da vida, quando surgiram os an fí bios, o teor de oxigênio atmosférico já se havia es ta bi li zado. gráfico mostra que não existia 2 na atmosfera pri mi ti va. s primeiros seres vivos, provavelmente, teriam sido anae róbios e heterótrofos. Resposta: A (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) As áreas numeradas no gráfico mostram a composição em volume, aproximada, dos gases na atmosfera terrestre, desde a sua formação até os dias atuais. 162

47 III. o ser humano poderia existir há aproximadamente 2,5 bilhões de anos. É correto o que se afirma em a) I, apenas. b) II, apenas. c) I e II apenas. d) II e III apenas. e) I, II e III. Seres aeróbicos não podem ter existido antes de 2,9 bilhões de anos atrás, devido à ausência do gás oxi gênio na atmosfera. Resposta: A Adaptado de The Random House Encyclopedias, 3 ṛd ed. Considerando apenas a composição atmosférica, isolando outros fatores, pode-se afirmar que I. não podem ser detectados fósseis de seres aeróbicos anteriores a 2,9 bilhões de anos. II. as grandes florestas poderiam ter existido há aproxi madamente 3,5 bilhões de anos. (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) No que se refere à composição em volume da at mosfera terrestre há 2,5 bilhões de anos, pode-se afirmar que o volume de oxigênio, em valores percentuais, era de, aproximadamente, a) 95% b) 77% c) 45% d) 21% e) 5% Pela leitura do gráfico, percebe-se que há 2,5 bilhões de anos a porcentagem de oxigênio (região VI) na atmosfera terrestre era, aproximadamente, 5%. Resposta: E (UNEB-BA) No ar atmosférico, não poluído e se co, encontramos em ordem crescente de abun dância: a) nitrogênio, argônio e oxigênio. b) oxigênio, nitrogênio e hélio. c) dióxido de carbono, nitrogênio e oxigênio. d) oxigênio, nitrogênio e dióxido de carbono. e) argônio, oxigênio e nitrogênio. Ar(0,9%) < 2 (21%) < N 2 (78%). Resposta: E (UnB-PAS-DF ADAPTAD MDEL ENEM) Na ten - tativa de encontrar indícios com probatórios da evolução pré-bioló - gica, Miller construiu, com tubos e balões de vidro, o aparelho re presentado na figura a seguir, em que simulou as condições supostamente reinantes na Terra primitiva. Nesse aparelho, foi utilizada uma fonte de tensão ca paz de fornecer até V e 1 200W. Descargas elétricas semelhantes a re lâm pagos são produzidas no apa relho quando a intensidade do campo elétrico en tre as extre midades A e B dos eletrodos ultra passa um valor limite, e então um caminho con du tor de cor rente elétrica, com re sis tência desprezível, é esta belecido entre esses pontos atra vés do gás existente no balão, como ilustra a figura abaixo. u tros com ponentes do aparelho são também mostrados na fi gura. AMABIS, José Mariano e MARTH, Gilberto Rodrigues. Biolo - gia das célu las: origem da vida, citologia, histologia e embrio - logia. São Paulo, Moderna, p. 33 (com adaptações). 163

48 Acerca do experimento de Miller e considerando o texto, julgue os itens que se seguem. (1) experimento de Miller forneceu evidências pa ra a teoria de que moléculas orgânicas complexas formaram-se na Terra primitiva. (2) experimento de Miller evidenciou a teoria da geração espontânea. (3) experimento de Miller mostrou que molé cu las orgânicas só podem ser produzidas por meio de processos biológicos. Está correto somente o que se afirma em: a) 1 b) 2 c) 3 d) 1 e 3 e) 1 e 2 Item certo: 1 Itens errados: 2 e 3 Pasteur demonstrou que todo organismo vivo provém de outro organismo vivo, abolindo a teoria da geração espontânea. No experimento de Miller, moléculas orgânicas foram pro - duzidas por processo não biológico. Resposta: A Na experiência de Lavoisier sobre a composição do ar, enquanto o mercúrio da retorta se transformava em cal ver - melha de mercúrio, o volume de ar na campânula ia diminuindo e o nível de mercúrio ia subindo dentro da campânula. Explique por que o nível de mercúrio subiu dentro da campânula. oxigênio ( 2 ) do ar atmosférico reagiu com o mercúrio da retorta. A quantidade de gás diminuiu dentro da campânula. Como consequência, a pressão (força) exercida pelo ar at - mosférico sobre o mercúrio da cuba tornou-se maior que a pressão (força) exercida pelo ar da campânula. 164

49 52 Poluição, chuva ácida, efeito estufa Chuva ácida: óxidos de enxofre e de nitrogênio Efeito estufa: C 2, CH 4 PLUIÇÃ Para as pessoas em geral, a poluição está relacionada com sujeira. Para a Biologia, a poluição está relacionada com o desequilíbrio do ambiente onde vive uma comunidade de seres vivos. As pichações representam uma forma de expressão para quem as realiza. No entanto, elas constituem po lui ção visual, pois depredam os monumentos históricos e culturais, além de dificultar a leitura de informações em placas. s carros do corpo de bombeiros e as ambulâncias, com suas sirenes, e uma empresa quebrando concreto com bri tadeiras contribuem para a poluição sonora, pois provocam ruídos em níveis acima do tolerado pelo ouvido hu - mano. A poluição química é provocada por materiais gerados pela atividade humana que prejudicam o meio ambiente. A poluição química ocorre no ar, nas águas e no solo. Átomos com núcleos instáveis emitem radiações. Estas são provenientes da interação dos raios cósmicos com a atmosfera e de átomos radioativos que estão presentes no nosso planeta. A poluição radioativa consiste no aumento dos índices de radia ção da Terra pela introdução de materiais radioativos no ambiente. Como exemplos, podemos citar o uso de armas nucleares, a operação de usinas nucleares para a geração de energia elétrica, o uso de isótopos radioativos na indústria e na medicina etc. 165

50 1. Poluição atmosférica ar atmosférico seco (isento de vapor de água) tem a seguinte composição em volume: Nitrogênio (N 2 ) 78% xigênio ( 2 ) 21% Argônio (Ar) 0,9% Gás carbônico (C 2 ) 0,03% Neônio (Ne) 0,0018% Hélio (He) 0,0005% Criptônio (Kr) 0,0001% Hidrogênio (H 2 ) 0,00005% Xenônio (Xe) 0,00001% PRCENTAGEM EM VLUME Indica o volume que o componente ocu pa ria se fosse separado de 100 litros de ar e man tido na mesma pressão e tem peratura da mistura inicial. Exemplo Porcentagem em volume do oxi gênio = 21% Componentes-traços são materiais que ocorrem no ar em pequenina quantidade. Exemplos Metano (CH 4 ) Dióxido de enxofre (S 2 ) zônio ( 3 ) Óxidos de nitrogênio (N 2, N 2 3 ) Amônia (NH 3 ) Monóxido de carbono (C) A poluição do ar atmosférico surge de atividades antropogênicas (geradas pelo ser humano) que aumen - tam a quantidade dos componentes-traços. Partículas sólidas em suspensão (material particu - lado) também podem acarretar poluição. As quantidades dos componentes-traços na atmos - fera variam devido às atividades humanas. s compo - nentes-traços se difun dem atingindo outras regiões, não se res tringindo apenas ao local de origem. As enormes chaminés contribuem para que isso aconteça, pois lançam os poluentes em correntes altas de vento. É im - prescindível o controle das emissões, fazendo-se o con - trole das fontes poluidoras e um monitora mento cons - tante do ar. De origem antropogênica, podemos citar: fuligem (car - bono), que ocorre devi do à com bustão incompleta de com - bustíveis fósseis (carvão, petróleo); metais pesados pro - venientes de operações metalúrgicas e das minerações. Erupções vulcânicas, terremotos e maremotos tam - bém são causadores do apa recimento de material parti - culado na atmosfera. Tem-se, portanto, uma poluição de origem não antropogênica. Vulcão em erupção. 2. A chuva sem poluição já é ácida ar atmosférico não poluído e seco é uma mistura de gases com as seguintes porcentagens em volume: nitrogênio (N 2 ): 78%; oxigênio ( 2 ): 21%; argônio (Ar): 0,9%; gás carbônico ou dióxido de carbono (C 2 ): 0,03%. Em ambientes não poluídos, a chuva sem relâm - pagos é fracamente ácida devido à presença de gás carbônico no ar. dióxido de carbono reage com a água da chuva for - mando ácido carbônico (H 2 C 3 ), que se ioniza fraca - mente. H 2 + C 2 H 2 C 3 H + + HC 3 3. A chuva com poluição é fortemente ácida A queima de um combustível fóssil produz, além do gás carbônico (C 2 ), que não é venenoso, o terrível mo - nóxido de carbono (C). Este toma o lugar do oxigênio na hemoglobina do sangue. C + 2 C 2 C + 1/2 2 C Um combustível fóssil possui enxofre como im pu - reza. Este, quando é quei ma do, produz dióxido de en - xofre (S 2 ), que é venenoso. Com o passar do tempo, o S 2 reage com mais oxigênio, formando trióxido de en - xofre. Este se combina com a água da chuva, formando o ácido sulfúrico, que se ioniza bastante e torna a chuva fortemente ácida. 166

51 Devido à alta temperatura na câmara de combustão, o nitrogênio (N 2 ) do ar se com bina com oxigênio, formando os venenosos óxidos de nitrogênio. Estes rea - gem com a água da chuva, formando ácido nítrico (HN 3 ). Esquema ticamente, temos: 2 2 H 2 N 2 N N 2 HN 3? S + 2 S 2 A chuva ácida corrói os monumentos de aço (ferro) e de mármore (CaC 3, car bonato de cálcio), impede o cres - cimento das plantas e aumenta a mortandade de peixes nos rios e lagos. CaC 3 + H 2 S 4 CaS 4 + H 2 + C 2 Fe + H 2 S 4 FeS 4 + H 2 4. Efeito estufa S 2 + 1/2 2 S 3 S 3 + H 2 H 2 S 4 Saiba mais REAÇÃ D N 2 CM H 2 dióxido de nitrogênio (N 2 ) reage com água pro - duzindo uma mistura de ácido nítrico e ácido nitroso. 2N 2 + H 2 HN 3 + HN 2 ácido nitroso é instável e se decompõe. 3HN 2 HN 3 + H 2 + 2N Somando as duas equações, fica assim: 3N 2 + H 2 2HN 3 + 1N A temperatura na superfície da Terra é determinada pelo balanço entre a energia absorvida do Sol e a energia emitida de volta para o espaço pela Terra, esta na forma de radiação infravermelha. Uma pequena quantidade desta radiação é absorvida por 2 e 3, mas as maiores quantidades são absorvidas por C 2 e H 2. Esses gases agem como uma enorme redoma de vidro, evitando que o calor escape. Este fenômeno é denominado efeito estufa. A concentração de C 2 na atmosfera está cres - cendo devido ao aumento do consumo de combustíveis fósseis e ao extensivo desmatamento pelas queimadas. A consequência dessa maior concentração de C 2 é o aumento da temperatura média global da Terra. utro gás que contribui para o efeito estufa é o metano, que se forma na fermentação anaeróbica da celulose (vegetais submersos e digestão dos bovinos). (C 6 H 10 5 ) n + nh 2 3nC 2 + 3nCH 4 celulose s gases que mais contribuem para o efeito estufa estão na tabela a seguir: gás contribuição gás carbônico (C 2 ) 61% metano (CH 4 ) 15% clorofluorcarbonetos (CFC) 11% ESTUFA Estufa é uma construção destinada a pro teger as plantas da ação das chuvas, ven tos e baixas tem - peraturas. É uma estru tura fechada por painéis de vidro e dotada de sistema adequado de ventilação. óxidos de nitrogênio (N x ) 4% vapor-d água e outros gases 9% Estima-se que, por volta de 2030, o teor de gás car - bônico na atmosfera duplique. Como consequência, ocorreria uma ele vação de 1,5 a 5,5 graus Celsius na tem peratura média global. nível dos oceanos elevar-se-ia de 20 a 165 centímetros. No Portal bjetivo A radiação solar atravessa o vidro e aque ce o am - biente. material aquecido emite radiação infra - vermelha (calor), que não consegue atra vessar o vidro. calor fica retido no interior da estufa. Para saber mais sobre o assunto, acesse o PRTAL BJETIV ( e, em localizar, digite QUIM1M

52 ? Saiba mais CIENTISTAS DESCBREM NV CAUSADR DE EFEIT ESTUFA Um grupo de pesquisadores da Europa e dos Estados Unidos descobriu um no vo gás estufa na atmosfera. gás, de fórmula SF 5 CF 3 (trifluorome til pen tafluoreto de enxofre), é sintético e extremamente raro. Sua concentração na atmosfera é de apenas 0,1 parte por trilhão de ar. Ainda assim, ele repre senta um problema potencial porque suas concentrações na atmosfera cres cem rapidamente cerca de 6% ao ano. Pior: ele demora mil anos para se dissipar. A quantidade dele na atmosfera ainda é muito pequena para que nos preo cu pemos, disse William T. Sturges, quí - mico da Universidade de East Anglia em Norwich, Inglaterra. SF 5 CF 3 é 18 mil vezes mais eficiente em reter o calor da atmosfera do que o gás carbônico, o principal vilão do efei to estufa. Estima-se que haja toneladas de SF 5 CF 3 no ar, e que outras 270 tone ladas sejam liberadas a mais no planeta todo ano. que mais intriga os pesquisadores é a origem do gás. Segundo Sturges, ele pode ser subproduto de atividade indus trial em algum lugar do mundo. efeito estufa pode ter como consequência uma elevação do nível dos oceanos devido à fusão de camadas de gelo das regiões polares. Isso faria com que centros urbanos localizados à beira-mar fossem destruídos. Além disso, a distribuição da flora e da fauna na superfície terrestre seria modificada. Uma proposta para reduzir o efeito estufa é evitar a ação do sol estimulando a formação de nuvens com técnicas de vaporização. Jogar partículas reflexíveis na atmosfera, como íons sulfato (S 2 4 ), simulando uma erupção vulcânica, também teria o mesmo efeito. A injeção de C 2 em aquíferos profundos vem sendo proposta como uma maneira segura e economicamente viável de estocagem do C 2 capturado de fontes industriais. É necessário diminuir o desmatamento pelas queimadas e o consumo de combustíveis fósseis. 168

53 Meio ambiente (efeito estufa) Hidrelétricas ajudam a aumentar o efeito estufa Energia considerada limpa produz dió xido de carbono e metano, po luen - tes ligados ao aquecimento do planeta, diz estudo. Consideradas uma das formas mais limpas de geração de energia, as usinas hi drelétricas e seus enormes reser vató - rios de água estão sob a mira dos am bien - talistas. Um estudo realizado no Instituto Nacional de Pesquisas da Ama zônia (Inpa) pelo pesquisa dor Philip Fearn side mos - trou que os lagos artificiais formados em regiões dominadas por flo restas podem ser até dez vezes mais po luentes que as usinas termoelétricas, que queimam com - bustíveis à base de carvão natu ral e pe - tró leo para gerar energia. principal responsável pelo pro ble - ma é o apodrecimento da enorme reserva de bio massa depositada no fundo dos reservatórios. A deterioração libera gases como dióxido de carbono e metano na atmosfera. Em seu estudo, publicado nas revistas internacionais Environmental Conservation e New Scientist, Fearn - side demonstra que as emis sões podem durar por até 55 anos depois da formação dos lagos artificiais. A quantidade de ga - ses emitida nesse período fica na atmos - fera por até 200 anos, contribuindo para o aumento do efeito estufa. A formação dos lagos em áreas de florestas deveria obedecer a critérios rigorosos de remoção de árvores e ma - deira, mas isso não é feito em lugar ne - nhum do mundo. problema é que, as - sim que se forma o lago, esse material co - me ça a se decompor e a emitir gases em quantidades gigantescas. Isso é muito preo - cupante, principalmente num país como o Brasil, que planeja construir 87 hi drelétricas na Amazônia, ainda nas pri meiras décadas do século XXI diz Fearnside. A PLUIÇÃ DAS HIDRELÉTRICAS 169

54 (UFC-CE MDEL ENEM) A presença de materiais inde se já - veis no ar altera a composição da at mos fera terrestre, tornando-a pratica mente irres pirável. Em São Paulo, foi rea liza do um rigoroso programa de racio na men to do tráfego de veículos automo tores, com o ob je tivo de diminuir os índices de polui ção. Com relação a esse problema, escolha a alternativa correta: a) ar ideal para se respirar deve ser cons tituído somente de oxigênio. b) ar ideal para se respirar deve ser cons ti tuído mais de oxigênio do que de nitrogênio. c) ar não poluído e adequado ao ser hu mano deve ser constituído de nitrogênio, oxigênio e hidrogênio em partes iguais. d) A atmosfera terrestre não poluída é cons tituída mais de nitrogênio do que de oxigênio. e) A atmosfera ideal é uma mistura hetero gênea formada de vapor-d água e oxigênio. ar atmosférico não poluído e seco é cons tituído de N 2 (78% em volume), 2 (21%), Ar (0,9%) e C 2 (0,03%). Resposta: D (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) Um dos ín - dices de qualidade do ar diz respeito à con centração de monó xido de carbono (C), pois esse gás pode causar vários danos à saúde. A tabela a seguir mos tra a relação entre a qualidade do ar e a concentração de C. Qualidade do ar Concentração de C ppm* (média de 8h) Inadequada 15 a 30 Péssima 30 a 40 Crítica Acima de 40 *ppm (parte por milhão) = 1 micrograma de C por grama de ar 1µg = 10 6 g Para analisar os efeitos do C sobre os seres huma nos, dis põe-se dos seguintes dados: Concentração de C (ppm) Sintomas em seres humanos 10 Nenhum 15 Diminuição da capacidade visual 60 Dores de cabeça 100 Tonturas, fraqueza muscular 270 Inconsciência 800 Morte Suponha que você tenha lido em um jornal que na ci dade de São Paulo foi atingido um péssimo nível de qualidade do ar. Uma pessoa que estivesse nessa área poderia a) não apresentar nenhum sintoma. b) ter sua capacidade visual alterada. c) apresentar fraqueza muscular e tontura. d) ficar inconsciente. e) morrer. Quando o ar atinge um nível péssimo de qualidade, sig nifica que a concentração de C no ar está entre 30 e 40 partes por milhão. Segundo a tabela dos efeitos do monóxido de carbono sobre os seres humanos, nessa concentração o homem terá diminuição de sua capa cidade visual. Resposta: B (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) Um dos problemas ambientais decorrentes da industrialização é a poluição atmosférica. Chaminés altas lançam ao ar, entre outros materiais, o dióxido de enxofre (S 2 ) que pode ser transportado por muitos quilômetros em poucos dias. Dessa forma, podem ocorrer precipitações ácidas em regiões distantes, causando vários danos ao meio ambiente (chuva ácida). Com relação aos efeitos sobre o ecossistema, pode-se afirmar que: I. as chuvas ácidas poderiam causar a diminuição do ph da água de um lago, o que acarretaria a morte de algumas espécies, rompendo a cadeia alimentar. II. as chuvas ácidas poderiam provocar acidificação do solo, o que prejudicaria o crescimento de certos ve getais. III. as chuvas ácidas causam danos se apresentarem valor de ph maior que o da água destilada. Dessas afirmativas está(ão) correta(s): a) I, apenas. b) III, apenas. c) I e II, apenas. d) II e III, apenas. e) I e III, apenas. I. Correta. As chuvas ácidas causam diminuição do ph (aumento da acidez) da água de um lago, o que acarreta a morte de algumas espécies, rompendo a cadeia alimentar. II. Correta. As chuvas ácidas aumentam a acidez do solo, o que prejudica o crescimento de certos vege tais. III. Incorreta. As chuvas ácidas apresentam valor de ph menor que o da água destilada que tem ph = 7. Resposta: C (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) A tabela mostra a evolução da frota de veículos leves, e o gráfico, a emissão média do poluente monóxido de carbono (em g/km) por veículo da fro - ta, na região me tro politana de São Paulo, no período de 1992 a Frota a Álcool Frota a Gasolina Ano (em milhares) (em milhares)

55 Distribuição de petróleo no mundo (%) Distribuição de gás natural no mundo (%) América do Norte 3,5 5,0 América Latina 13,0 6,0 Europa 2,0 3,6 Ex-União Soviética 6,3 38,7 riente Médio 64,0 33,0 Adaptado de Cetesb: relatório do ano de Comparando-se a emissão média de monóxido de carbono dos veículos a gasolina e a álcool, pode-se afirmar que I. no transcorrer do período , a frota a álcool emitiu menos monóxido de carbono. II. em meados de 1997, o veículo a gasolina passou a poluir menos que o veículo a álcool. III. o veículo a álcool passou por um aprimoramento tecnológico. África 7,2 7,7 Ásia/ceânia 4,0 6,0 É correto o que se afirma apenas em a) I. b) I e II. c) II. d) III. e) II e III. I. Correta. Pelo gráfico verifica-se que até meados de 1997 a emissão de C pelo carro a gasolina era maior que a do carro a álcool; e como a frota a gasolina sempre foi maior que a do carro a álcool, a emissão desse poluente pela frota dos carros a álcool é menor que a da frota dos carros a gasolina. A partir dessa data, pelo aprimoramento tecnológico dos carros a gasolina, a emissão de C passou a ser menor que a do carro a álcool, mas mesmo assim a emissão desse poluente pela frota a gasolina continua a ser maior que a da frota a álcool, em razão do maior número de carros. Exem plo: ano 2000 Álcool Gasolina Carros 1050 x x 10 3 Emissão de C (g/km) Total (g) x x 10 3 II. Correta. Devido ao aprimoramento tecnológico, o veículo a gasolina passou a poluir menos que o veículo a álcool, a partir de meados de III. Errada. aprimoramento tecnológico ocorreu no veículo a gasolina. Resposta: B (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) No meado da década de 2000, o preço do petróleo alcançou re cordes históricos. Por isso, a procura de fontes ener géticas alternativas se faz necessária. Para os espe cialistas, uma das mais interessantes é o gás natural, pois ele apresentaria uma série de vantagens em relação a outras opções energéticas. A tabela compara a distribuição das reservas de pe tróleo e de gás natural no mundo, e a figura, a emissão de dióxido de carbono entre vários tipos de fontes energéticas. (Fonte: Gas World International Petroleum Economist.) A partir da análise da tabela e da figura, são feitas as seguintes afirmativas: I. Enquanto as reservas mundiais de petróleo estão con centradas geograficamente, as reservas mun diais de gás natural são mais distribuídas ao redor do mundo, asse gurando um mercado com - petitivo e menos depen dente de crises interna cionais e políticas. II. A emissão de dióxido de carbono (C 2 ) para o gás natural é a mais baixa entre os diversos com bus tíveis analisados, o que é importante, uma vez que esse gás é um dos principais responsáveis pelo agravamento do efeito estufa. Com relação a essas afirmativas pode-se dizer que a) a primeira está incorreta, pois novas reservas de petróleo serão descobertas futuramente. b) a segunda está incorreta, pois o dióxido de carbono (C 2 ) apresenta pouca importância no agra va mento do efeito estufa. c) ambas são análises corretas, mostrando que o gás natural é uma importante alternativa energética. d) ambas não procedem para o Brasil, que já é praticamente autossuficiente em petróleo e não contribui para o agravamento do efeito estufa. e) nenhuma delas mostra vantagem do uso de gás natural sobre o petróleo. I. Verdadeira. Enquanto as reservas mundiais de petróleo estão concentradas principalmente no riente Médio, as reservas de gás natural estão mais bem distri buídas ao redor do mundo. II. Verdadeira. Analisando a tabela de emissão de C 2, o gás natural apresenta a mais baixa emissão. É um dado importante, pois o C 2 é um dos principais agra vantes do efeito estufa. Resposta: C 171

56 (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) Qual das seguintes fontes de produção de energia é a mais recomendável para a diminuição dos gases causadores do aquecimento global? a) Óleo diesel. b) Gasolina. c) Carvão mineral. d) Gás natural. e) Vento. A combustão de óleo diesel, da gasolina, do carvão mi ne ral e do gás natural produz resíduos que aumentam o efeito estufa na Terra. Assim, o vento (produção de ener gia eólica) é a fonte mais recomendável para a gera ção de energia. Resposta: E (SIMULAD INEP ENEM) A figura a seguir ilustra as principais fontes de emissões mundiais de gás carbônico, relacionando-as a nossas compras domésticas (familiares). d) a produção de alimentos, em seu conjunto, é diretamente responsável por 17% das emissões de gás carbônico. e) haveria decréscimo das emissões de gás carbônico se o consumo ocorresse em áreas mais próximas da produção. a) Errada. É possível o crescimento econômico com menor impacto ambiental. b) Errada. A redução da atividade industrial diminuiria bastante a emissão de gás carbônico. A atividade industrial é uma das principais fontes de emissão de gás carbônico. c) Errada. A atividade humana afeta bastante o fluxo de carbono, por exemplo, com a queima de combustíveis fósseis. d) Errada. A produção de alimentos é responsável por mais de 17% das emissões de gás carbônico. A agri cultura contribui com 17%, devendo levar-se em conta, também, a atividade industrial e a produção de energia para a obtenção dos alimentos. e) Correta. Isto acarretaria a diminuição da emissão de C 2 no transporte das cargas. Resposta: E (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) A atmos - fera terrestre é composta pelos gases nitro gênio (N 2 ) e oxigênio ( 2 ), que somam cerca de 99%, e por gases traços, entre eles o gás carbônico (C 2 ), vapor de água (H 2 ), metano (CH 4 ), ozônio ( 3 ) e o óxido nitroso (N 2 ), que compõem o restante 1% do ar que respiramos. s gases traços, por serem constituídos por pelo menos três átomos, conseguem absorver o calor irradiado pela Terra, aquecendo o planeta. Esse fenômeno, que acontece há bilhões de anos, é chamado de efeito estufa. A partir da Revolução Industrial (século XIX), a concentração de gases traços na atmosfera, em particular o C 2, tem aumentado significativamente, o que resultou no aumento da temperatura em escala global. Mais recentemente, outro fator tornou-se diretamente envolvido no aumento da concentração de C 2 na atmosfera: o desmatamento. BRWN, I. F.; ALECHANDRE, A. S. Conceitos básicos sobre clima, carbono, florestas e comunidades. A G. Moreira & S. Schwartzman. As mudanças climáticas globais e os ecossistemas brasileiros. Brasília: Instituto de Pesquisa Ambiental da Amazônia, (adaptação). (1) Cerca de 98% da produção industrial atende ao consumo doméstico. Fonte: Agência Internacional de Energia Compre verde: como nossas compras podem ajudar a salvar o planeta. Época, n Com base nas informações da figura, é observado que as emissões de gás carbônico estão diretamente ligadas às compras domésticas. Deste modo, deduz-se das relações de produção e consumo apresentadas que a) crescimento econômico e proteção ambiental são políticas públicas incompatíveis. b) a redução da atividade industrial teria pouco impacto nas emissões globais de gás carbônico. c) os fluxos de carbono na biosfera não são afetados pela atividade humana, pois são processos cíclicos. Considerando o texto, uma alternativa viável para comba ter o efeito estufa é a) reduzir o calor irradiado pela Terra mediante a subs tituição da produção primária pela industrialização refrigerada. b) promover a queima da biomassa vegetal, responsável pelo aumento do efeito estufa devido à produção de CH 4. c) reduzir o desmatamento, mantendo-se, assim, o poten cial da vegetação em absorver o C 2 da atmosfera. d) aumentar a concentração atmosférica de H 2, molé cula capaz de absorver grande quantidade de calor. e) remover moléculas orgânicas polares da atmosfera, diminuindo a capacidade delas de reter calor. Uma alternativa viável para combater o efeito estufa é reduzir o des - ma tamento, mantendo-se, assim, o potencial da vegetação em ab - sorver o C 2 da atmosfera, processo chamado de fotossíntese. Resposta: C 172

57 Associe as duas colunas: Coluna I a) Chuva ácida b) Efeito estufa c) Poluição d) Processos antropogênicos Coluna II I) Aquecimento da atmosfera causado pelo aprisio namento de radiação infravermelha por certos gases. II) Um ecossistema fica sobrecarregado e desequilibra-se quando não consegue assimilar uma quantidade de matéria e/ou energia. III) Contém componentes estranhos à atmosfera, tais como ácido nítrico e ácido sulfúrico. IV) Processos ligados às atividades do próprio homem. a) III b) I c) II d) IV (ULBRA-RS MDEL ENEM) Um novo mistério en - vol vendo o efeito es tufa está chamando a atenção da co - munidade científica mun dial. Dados recentes obtidos por enti - da des norte-americanas de pesquisas espaciais mostram que os níveis dos gases que provocam esse fenômeno estão diminuindo na atmosfera. gás carbônico, metano e monóxido de carbono são alguns ga ses responsáveis pelo efeito estufa. A fórmula molecular destes compostos corresponde à alternativa: a) C, CH 3, Ca b) C, CH 4, Ca c) C 2, CH 4, C d) C 2, CH 4, Ca e) C, C 2 H 5, C (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) Diretores de uma grande indústria siderúrgica, para evitar o desmatamento e adequar a empresa às nor mas de proteção ambiental, resolveram mudar o combustível dos fornos da indústria. carvão vegetal foi então substituído pelo carvão mineral. Entretanto, foram observadas alterações eco lógicas graves em um riacho das imediações, tais como a morte dos peixes e dos vegetais ribeirinhos. Tal fato pode ser justificado em decorrência a) da diminuição de resíduos orgânicos na água do riacho, reduzindo a demanda de oxigênio na água. b) do aquecimento da água do riacho devido ao mo nóxido de carbono liberado na queima do carvão. c) da formação de ácido clorídrico no riacho a partir de produtos da combustão na água, diminuindo o ph. d) do acúmulo de elementos no riacho, tais como ferro, deri - vados do novo combustível utilizado. e) da formação de ácido sulfúrico no riacho a partir dos óxidos de enxofre liberados na combustão. carvão mineral contém como impureza a substância enxofre. A queima do carvão mineral produz dióxido de enxofre, que vai poluir o ar. No ar, teremos a oxidação do dióxido de enxofre, que produz trióxido de enxofre. trióxido de enxofre, em contato com a água do riacho, forma ácido sulfúrico. As equações químicas citadas são: S + 2 S 2 S 2 + 1/2 2 S 3 H 2 + S 3 H 2 S 4 Resposta: E Gás carbônico: C 2 Metano: CH 4 Monóxido de carbono: C Resposta: C 173

58 53 Camada de ozônio. Smog fotoquímico zônio: benéfico na estratosfera e poluente próximo do solo. 1. A camada de ozônio ozônio ( 3 ) é uma das formas naturais de asso cia - ção dos átomos de oxigênio. Sua alta rea tividade o trans - forma em substância tóxica capaz de destruir micro-or - ganismos e prejudicar o cres cimento de plantas. Mas em estado puro e livre na estratosfera (camada atmos - férica situada entre 15 e 50 quilô metros de altura), esse gás participa de interações essenciais para a defesa da vida, razão pela qual os cientistas têm alertado as au to ri - dades para os riscos de destruição da camada de ozônio. ozônio, sob a ação da radiação ultravioleta, de - compõe-se regenerando o oxigênio, 2. Equação global: UV 3 (g) (g) + 2 (g) UV 2 3 (g) 3 2 (g) Na estratosfera, a formação e a decomposição do ozônio ocorrem aproxima damente com a mesma velocidade, de tal forma que a concentração de ozônio nessa região permanece constante, salvo variações sazonais. Como a decomposição do ozônio absorve a radiação solar ultravioleta, ela ajuda a proteger a Terra de danos produzidos pela radiação. A radiação ultravioleta é prejudicial a quase todas as formas de vida. Ela pode romper ligações C H nos compostos orgânicos, causando alterações fisiológicas nos organismos. A radiação ultravioleta conse gue dis - sociar moléculas de água. A estratosfera absorve cerca de 90% da radiação ultravioleta proveniente do Sol. A região púrpura tem concentração de ozônio mais baixa. É o buraco na camada de ozônio sobre a Antártida. Na estratosfera, a aproximadamente 30km de al ti tude, o ozônio forma-se a partir do oxigênio, 2, em duas etapas (não é necessário memorizar a equação das reações): I) Moléculas de 2 dissociam-se em átomos de oxigênio pela ação da radiação ultravioleta (UV) UV 2 (g) (g) + (g) II) Átomos de oxigênio combinam-se com moléculas de 2 formando o ozônio, 3 (g) + 2 (g) 3 (g) 2. A diminuição da camada de ozônio A decomposição do ozônio pode ser acelerada por vários catalisadores, como moléculas de N produzido naturalmente na atmosfera por relâmpagos e na combustão em motores de jatos. energia N 2 (g) + 2 (g) 2N(g) N(g) + 3 (g) N 2 (g) + 2 (g) A decomposição do ozônio é acelerada por átomos de cloro provenientes de compostos que têm cloro, flúor e carbono, os clorofluorocarbonetos (CFC) ou freons. FRENS (CFCs) Equação global (obtida pela soma da equação I com a equação II multi plicada por dois): UV 2 (g) 2(g) 2(g) (g) 2 3 (g) UV 3 2 (g) 2 3 (g) Cl Cl C F Cl Triclorofluorometano Cl Cl C F F Diclorodifluorometano 174

59 s CFCs são usados como propelentes de aerossóis (desodorantes) e como líquidos de refrigeração nas geladeiras e condicionadores de ar. Atualmente, os CFCs estão sendo substituídos por outros materiais. Aerossol (gotículas de líquido dispersas em um gás). s CFCs não se dissolvem na água da chuva ou nos oceanos e sobem para a estratosfera, onde são ex pos - tos à radiação ultravioleta e se dissociam formando áto - mos de cloro.! luz UV CFCl 3 CFCl 2 + Cl luz UV CF 2 Cl 2 CF 2 Cl + Cl s Destaques s átomos de cloro catalisam a decomposição do ozônio segundo o meca nismo: UV Cl(g) + 3 (g) Cl(g) + 2 (g) Cl(g) + (g) Cl(g) + 2 (g) 3 (g) + (g) 2 2 (g) Note que, na equação global , não aparece o átomo de cloro. Este é regenerado continuamente, de modo que uma peque - na quantidade pode causar um grande dano. ozônio é muito importante na atmosfera superior devido à sua habilidade em absorver luz ultravioleta. Uma diminuição na concentração de ozônio de 5% aumentaria a incidência de câncer de pele em 25%. s clorofluorcarbonetos são muito estáveis e per - manecem na atmosfera durante um longo tempo. Acredita-se que a quantidade já lançada de freons na atmosfera possibilitará a formação de átomos de cloro até 2100, aproximadamente. s CFCs também contribuem para o efeito estufa, pois absorvem as radiações infravermelho que deveriam retornar ao espaço. s cientistas Paul Crut zen, Mario Molina e Sher - wood Row land receberam o Prê - mio Nobel de Quí - mica em 1995, por seus tra balhos re - fe rentes à for ma - ção e à decom - posi ção do ozônio. Paul Crutzen Mario Molina Sherwood Rowland 3. smog fotoquímico Na estratosfera, o gás ozônio protege o planeta, pois absorve a radiação perigosa (ultravioleta) do Sol. A baixas altitudes o ozônio é prejudicial, pois torna a respiração difícil, danifica a vegetação, corrói materiais metálicos e os de borracha e acelera a formação da chuva ácida. No inglês, a palavra smog é fusão dos vocábulos smoke (fumaça) e fog (ne blina). Um motor mal regulado provoca a formação do tóxico monóxido de carbono, C. Além disso, devido à alta temperatura, ocorre a oxidação do nitrogênio do ar que entra no cilindro do motor. N N Δ Formam-se também outros óxidos de nitrogênio (N 2, N 2 etc.), sendo comum denominá-los generi - camente por N x. Devido a uma carburação mal feita, e também pela evaporação da gasolina, são liberados hidrocarbonetos (C x H y ) na atmos fera. Vamos representar esses com postos de carbono e hidrogênio, genericamente, por HC ou RH. ozônio, 3, é um alótropo do oxigênio muito mais oxidante que o 2. Quando aumenta sua concentração no ar, ocorre irritação no aparelho respiratório. ozônio forma-se na baixa atmosfera pelo seguinte mecanismo (não é necessário memorizar as equações das reações): a) sob a ação da luz, o N 2 decompõe-se produzindo átomo de oxigênio, muito reativo, por ter elétron não emparelhado. Vamos representá-lo por. luz N 2 N + 175

60 b) o átomo de oxigênio ( ) combina-se com uma molécula de oxigênio ( 2 ) formando uma molécula de ozônio ( 3 ) c) o ozônio é consumido na reação com N. N + 3 N correndo apenas essas reações, o ozônio não se acumularia na baixa atmos fe ra. No entanto, a presença de hidrocarboneto interfere na terceira reação. Sob a ação da luz, o hidrocarboneto (HC ou RH) oxida-se produzindo radical peróxido, muito reativo, por ter elétron desemparelhado. Para reduzir o smog fotoquímico, deve-se diminuir a liberação de hidrocar boneto para a atmosfera, re - gulando o automóvel perio dicamente, não usando ga - solina para remover manchas, verificando se a tampa do tanque de gasolina está vedando-o completamente. De - ve-se colocar o conversor catalítico para minimizar a emis são de C e N x. Se pos sível, utilizar outro com - bustível (metanol, etanol, gás natural). a) 2 RH R luz radical peróxido reage com N: R + N N 2 + R Em consequência, a terceira reação não ocorre e o ozônio não desaparece. Além disso forma-se mais N 2, que irá gerar mais ozônio. ozônio também pode ser formado por uma série de reações complexas envolvendo hidrocarbonetos, al - R C H, óxidos de nitrogênio e oxigê nio. deídos Um dos produtos dessas reações é o nitrato de peroxia cetila ou peroxiacetil nitrato (PAN), substância irri - tan te, lacrimogênica e responsável pela cor ver melho-café do smog. b) H 3 C C N 2 PAN Na figura (a), uma metrópole sem smog. Na figura (b), a mesma cidade em um dia com smog. No Portal bjetivo Para saber mais sobre o assunto, acesse o PRTAL BJETIV ( e, em localizar, digite QUIM1M406 (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) gráfico abaixo refere-se às variações das concen tra ções de poluentes na atmosfera, no decorrer de um dia útil, em um grande centro urbano. As seguintes explicações foram dadas para essas variações: I. A concentração de N diminui, e a de N 2 aumenta em razão da conversão de N em N 2. II. A concentração de monóxido de carbono no ar está ligada à maior ou à menor intensidade de tráfego. III. s veículos emitem óxidos de nitrogênio apenas nos horários de pico de tráfego do período da ma nhã. IV. Nos horários de maior insolação, parte do ozônio da estratosfera difunde-se para camadas mais baixas da atmosfera. (Adaptado de NVAIS, Vera. zônio: aliado ou inimigo. São Paulo: Scipione.) Dessas explicações, são plausíveis somente a) I e II. b) I e III. c) II e III. d) II e IV. e) III e IV. 176

61 I) Correta A equação química de conversão de N em N 2 é: 1 N + 2 N 2 2 diminui aumenta II) Correta A concentração de monóxido de carbono no ar aumenta devido à combustão incompleta dos combustíveis. III) Errada s veículos emitem óxidos de nitrogênio devido à reação entre N 2 e 2, que reagem em temperatura elevada. IV) Errada ozônio na atmosfera se forma devido à decom posição fotoquímica do N 2. luz N 2 N + [] 2 + [] 3 ozônio se decompõe da seguinte maneira: N + 3 N Se houver escape de hidrocarbonetos para a at mos fera esta última reação não ocorre e o ozônio não desaparece dando como consequência o smog fotoquímico. Resposta: A (ENEM EXAME NACINAL D ENSIN MÉDI) As florestas tropicais úmidas contribuem muito para a manutenção da vida no planeta, por meio do chamado sequestro de carbono atmosférico. Resultados de ob servações sucessivas, nas últimas décadas, indicam que a floresta amazônica é capaz de absorver até 300 mi lhões de toneladas de carbono por ano. Conclui-se, portanto, que as florestas exercem importante papel no controle a) das chuvas ácidas, que decorrem da liberação, na at mosfera, de dióxido de carbono resultante dos des matamentos por queimadas. b) das inversões térmicas, causadas pelo acúmulo de dióxido de carbono resultante da não dispersão dos poluentes para as regiões mais altas da atmosfera. c) da destruição da camada de ozônio, causada pela liberação, na atmosfera, de dióxido de carbono contido nos gases do grupo dos clorofluorcarbonos. d) do efeito estufa provocado pelo acúmulo de carbono na atmosfera, resultante da queima de combustíveis fósseis, como carvão mineral e petróleo. e) da eutrofização das águas, decorrente da dissolu ção, nos rios, do excesso de dióxido de carbono presente na atmosfera. As florestas fixam o C 2 atmosférico durante a fotos síntese, reduzindo o acúmulo de C 2 no ar e minimi zando o efeito estufa. Resposta: D (VUNESP MDEL ENEM) A camada de ozônio é uma capa ou ca mada de gás que envolve a Terra e a protege de várias radiações, e funciona como um escudo, evitando que cerca de 95% da radiação ultravioleta atinja a superfície terrestre. A destruição da camada de ozônio, portanto, acarreta maior incidência de raios ultravioleta na Terra e, por isso, grande aumento das ocorrências de câncer de pele, pois os raios ultravioleta são mutagênicos. único elemento químico formador da molécula de ozônio é o a) cloro. b) flúor. c) carbono. d) oxigênio. e) nitrogênio. (UNICAMP-SP) Há poucos anos, cientistas des cobriram que está ocorrendo um fenômeno que pode afetar muito o equilíbrio da biosfera da Terra. Por esta contribuição, os quí - micos Mário Molina, Paul Crutzen e F. Sherwood Rowland receberam o Prêmio Nobel de Química em Este fenômeno está esquematizado na figura e, em termos químicos, pode ser representado de maneira simples pelas seguintes equações químicas: elemento químico oxigênio () forma as substâncias simples gás oxigênio ( 2 ) e gás ozônio ( 3 ). 2 e 3 são formas alotrópicas do elemento oxigênio. Resposta: D I. CF 2 Cl 2 (g) Cl(g) + CF 2 Cl(g) II. Cl(g) + 3 (g) Cl(g) + 2 (g) III.Cl(g) + (g) Cl(g) + 2 (g) 177

62 a) Que fenômeno é este? b) Considerando as equações quí micas anteriores, qual é a subs tância, resultante da atividade hu mana, que provoca este fenô meno? Escreva, por extenso, o nome dos ele - mentos químicos que constituem a molécula desta substância. c) Qual a relação do fenômeno mostrado na figura com obje - tos como geladeira e aparelho de ar condicionado e com embalagens em aerossol? a) fenômeno é a destruição da camada de ozônio, que é ca - talisada por átomos de cloro. b) s compostos denominados clorofluorocarbonetos (CFC) são fontes de átomos de cloro. s elementos químicos que constituem essas substâncias são cloro, flúor e carbono. c) s compostos CFC foram usados como propelentes nos aeros - sóis e como gases refrigerantes nas geladeiras e aparelhos de ar condicionado. Atualmente, estão sendo substituídos por substâncias menos pre judiciais à camada de ozônio. ozônio se forma na baixa atmosfera pelo seguinte me - canismo: I. Sob a ação da luz, o N 2 se decompõe: luz N 2 N + II. átomo de oxigênio combina-se com uma molécula de oxigênio: III ozônio é consumido na reação: N + 3 N Na presença de hidrocarboneto, a terceira reação não ocorre e o ozônio não desaparece. Pedem-se: a) o nome desse aumento de 3 na baixa atmosfera. b) como se pode diminuir a emissão de óxidos de nitrogênio formados na queima do combustível em motores auto - motivos? Assinale a afirmativa correta sobre o ozônio: a) Porque pode absorver radiação ultravioleta, o ozô nio é utilizado para a desinfecção da água potável. b) Porque pode matar bactérias, a presença do ozônio no ar que respiramos é benéfica à saúde humana. c) s efeitos benéficos do ozônio à saúde humana devem-se a sua propriedade de absorver radiação infravermelha. d) Como o ozônio absorve a radiação ultravioleta no nível do solo, ele protege os humanos contra o câncer de pulmão. e) A diluição dos níveis estratosféricos de ozônio é uma preocupação mundial no que diz respeito ao ambiente. a) Smog fotoquímico. b) Colocando um conversor catalítico no automóvel. a) Incorreta. ozônio é utilizado para a desinfecção da água potável porque é bactericida. b) Incorreta. ozônio é poluente do ar. c) Incorreta. ozônio absorve a radiação ultravioleta. d) Incorreta. ozônio é poluente do ar. e) Correta. Resposta: E 178

63 54 Ar: fonte de materiais. xigênio btenção do 2 : liquefação do ar e posterior destilação fracionada ciclo do oxigênio é complexo, pois, além de se apresentar na forma de 2, está presente em diversas espécies, como H 2, C 2 e outros compostos. oxigênio da troposfera é, na sua maior parte, de origem biológica, resultado da fotossíntese. clorofila 6C 2 (g) + 6H 2 (l) + radiação solar C 6 H 12 6 (aq) (g) 1) fitoplâncton (micro-organismos vegetais) é a maior fonte de oxigênio para a atmosfera terrestre. 2) Vegetais superiores da crosta terrestre também fornecem 2 através da fotossíntese. 3) Vapor de água sofre decomposição sob a ação de radiação ultravioleta, o que acaba originando 2. 4) Na estratosfera (cerca de 30km de altitude), o 2 transforma-se em ozônio, sob a ação do ultravioleta. 5) ozônio transforma-se em 2 novamente. 6) 2 é consumido na respiração dos vegetais. 7) 2 é consumido na respiração dos animais. 8) oxigênio é agente oxidante gerando óxidos e sais oxigenados, como óxido férrico, sulfatos, fosfatos, silicatos, carbonatos, nitratos. 179

64 1. Ar: Fonte de materiais. que o homem extrai da atmosfera ar da troposfera é uma importante fonte de obten ção dos gases nitrogênio (N 2 ), oxigênio ( 2 ) e gases nobres (neônio, argônio, criptônio e xenônio). hélio é obtido de certas jazidas de gás natural. argônio é usado na soldagem de metais para evi tar o contato do metal com o oxigênio, na fabricação de lâmpadas e em laser. neônio, o criptônio e o xe nônio são usados em lâmpadas de anúncios lumino sos e em laser. hélio é usado em balões dirigíveis e, na medicina, como diluente do oxigênio. s gases nobres são utilizados na fabricação de laser e lâmpadas. 2. xigênio: o gás vital oxigênio ( 2 ) é um gás incolor, inodoro, com pon to de ebulição igual a 183 C. Nas condições nor - mais de temperatura e pressão, a sua densidade é de 1,43g/L (é mais denso que o ar). É moderadamente solúvel em água (a 20 C, sua solubilidade é de 30,8cm 3 por litro de água). oxigênio é muito reativo, formando compostos com todos os elementos, exceto He, Ne, Ar e Kr. É agente comburente, isto é, alimenta as combustões. 3. btenção industrial do 2 gás oxigênio é obtido por liquefação e pos - terior destilação fracionada do ar.? Saiba mais USS D 2 1) Corte e solda de metais No ma ça rico oxí drico, queima-se o H 2. 2H H 2 + calor. No maçarico oxiacetilênico, é queimado o gás acetile no. 2C 2 H C H 2 + calor 2) Nos hospitais (inalações, cirurgias) 3) Produção do aço (queima das impurezas do ferro) 4) Comburente em foguetes oxigênio é comercializado tanto na forma gasosa quanto na líquida. Como gás, tem largo uso na indústria do aço para oxi dar as impurezas comumente existentes no ferro fun di do que está sendo transformado em aço. Nos maçaricos, a temperatura atinge C e são usados para solda e corte de chapas metálicas. oxigênio é consumido nos hospitais por pacientes com dificuldades respiratórias. Primeiramente, retiram-se a poeira e o gás carbô - nico (C 2 ) do ar. Em seguida, por sucessivas compres - sões e resfriamentos, conse gue-se liquefazer o ar. A temperatura é da ordem de 200 C. 78% N 2 compressão ar 21% 2 ar líquido 0,9% Ar resfriamento A seguir, procede-se à destilação fracionada do ar líquido. Inicialmente, ferve o nitrogênio (ponto de ebulição: 196 C). Em seguida, é a vez do argônio de entrar em ebulição (ponto de ebulição: 186 C). oxigênio ferve a 183 C. destilação N 2 ( 196 C) ar líquido Ar ( 186 C) fracionada 2 ( 183 C) oxigênio líquido é utilizado em grande escala na in dús tria aeroespacial para a queima dos combustíveis dos fo guetes de lançamento de sondas ou aeronaves espaciais. 180

65 4. Preparação do 2 em laboratório Em laboratório, o gás oxigênio pode ser obtido por piró - lise (decomposição pelo calor) de sais oxigenados ou óxidos. Exemplos 2KCl 3 catalisador calor Δ 2KCl clorato de cloreto de potássio potássio btenção do 2 em laboratório. calor 2NaN 3 2NaN 2 + Δ 2 nitrato de nitrito de sódio sódio calor 2Hg 2Hg + 2 Δ óxido de mercúrio (II) Liquefação e destilação fracionada do ar gás oxigênio é obtido por liquefação e posterior desti lação do ar. Liquefação do ar Primeiramente, retiram-se do ar a poeira, o gás carbônico (C 2 ) e a água. A retirada da água e do dióxido de carbono usualmente é fei ta por meio de um pré-resfriamento do ar me diante refrige ração ou então pelo uso de sílica gel (absorve H 2 ) e cal (ab sorve C 2 ). Ca(H) 2 + C 2 CaC 3 + H 2 Por meio do compressor, o ar é submetido a uma enor me pres são (100 at mos feras). calor gerado nessa compressão é transferido à água no conden sador. Na câmara de expansão, por meio de uma válvula, o ar ainda gasoso expande-se rapida men te. 181

66 Essa expansão resfria o gás, que é reciclado. Essa con tí - nua expansão do gás vai resfriá-lo cada vez mais, até que, final - mente, atinge-se uma tempe ratura baixa sufi ciente para liquefazer o ar. ar líquido tem o aspecto de água. A expansão do gás produz um resfriamento (efeito Joule Thomson) devido ao rompimento das fracas forças de atração que há entre as moléculas do gás. Para romper essas forças, é necessário energia, que é retirada das moléculas do gás. Isto provoca uma diminuição da energia cinética das moléculas, isto é, a temperatura diminui. Destilação fracionada do ar líquido Esse processo de separação de líquidos é baseado em diferenças de temperaturas de ebulição. Faz-se a vapo rização da mistura pela elevação da temperatura e condensam-se os vapores por redução da temperatura. componente mais volátil (de menor temperatura de ebulição) vaporiza-se mais rapidamente. vapor que se desprende apresenta maior con - cen tração desse com ponente enquanto no líquido residual há maior quantidade do componente menos volátil (maior temperatura de ebulição). Condensando o vapor e vaporizando o líquido resultante várias vezes, o vapor se tornará cada vez mais rico do componente mais volátil. processo Linde utiliza essa técnica. ar líquido é par cial - mente vaporizado. Como o N 2 (P.E. = 196 C) é mais volátil que o 2 (P.E. = 183 C) e o argônio, Ar (P.E. = 186 C), o líquido torna-se mais concentrado em 2 e Ar. esquema ao lado mostra a coluna de fracionamento para separar oxigênio e nitrogênio. ar esfria quando se ex pande através de válvulas (no diagrama são apre sentadas três válvulas). Em cada expansão, o nitrogênio (mais volátil) dirige-se para o topo da coluna, onde é removido. oxigênio (menos volátil) é removido mais abaixo. (MACKENZIE-SP MDEL ENEM) Na decom posição por aque ci mento do óxido de mercúrio II (sólido ama relo-ala ran jado) em um tubo de ensaio, podemos demonstrar facil - men te a liberação do gás oxigênio em uma rápida experiência de laboratório a) pela cor do gás liberado. b) observando o aumento de combustão na bra sa de um palito colocado na boca do tubo. c) ao verificar que a brasa de um palito colocado na boca do tubo se apaga. d) pesando o gás liberado. e) pelo odor que se sente. Resposta: B (UFTM-MG MDEL ENEM) ar é formado predominantemente por nitro gênio e oxigênio, além de pequenas quanti dades de gases nobres. Para retirar o nitro gênio e o oxi - gênio dessa mistura, subme te-se o ar a su ces - sivas compressões e resfria men tos até que ele chegue ao estado líquido. Em seguida, o ar lí - quido é submetido a um proces so de des do - bra mento e se obtém primeiro o nitro gênio que possui menor temperatura de ebulição e, após, o oxigênio de temperatura de ebulição maior. nome do processo de separação empregado na obtenção do nitrogênio e do oxigênio é a) filtração comum. b) destilação fracionada. c) sublimação. d) dissolução fracionada. e) cristalização fracionada. nitrogênio (N 2 ) e o oxigênio ( 2 ) são obtidos por destilação fracionada do ar líquido. Resposta: B (UNEB-BA MDEL ENEM) A obtenção industrial do oxigênio e do nitro gê nio é feita por destilação fracionada do ar lí - quido. Comprimindo-se o ar fortemente e resfriando-o até apro - xima damente 200 C abaixo de zero, ele se liquefaz. Então, des ti - la-se o ar líquido. Com base nos dados acima, podemos afirmar que a) o gás que primeiro é obtido é o oxigênio, cujo ponto de ebulição é de 183 C, e a seguir vem o nitrogênio, cujo ponto de ebulição é 196 C. b) o gás que primeiro é obtido é o nitrogênio, cujo pon to de ebulição é 196 C, e a seguir vem o oxi gênio, cujo ponto de ebulição é 183 C. c) o gás que primeiro é obtido é o nitrogênio, cujo ponto de ebulição é 196 C, e a seguir vem o oxigênio, cujo ponto de ebulição é 183 C. d) o gás que primeiro é obtido é o oxigênio, cujo ponto de ebulição é 183 C, e a seguir vem o nitrogênio, cujo ponto de ebulição é 196 C. 182

67 e) os dois gases são obtidos juntos na temperatura de 190 C, aproximadamente. Tendo-se ar líquido a aproximadamente 200 C e au men tando-se a temperatura, entrará em ebulição em primeiro lugar o N 2 a 196 C. Resposta: B (UNICAMP-SP) Imagine a humanidade em um futuro longínquo... As reservas de combustível fóssil (petróleo, carvão) se esgotaram e a energia térmica provém, agora, da com bus tão do gás hidrogênio, H 2, obtido pela decomposição da água, da qual resulta, também, o gás oxigênio, 2. a) Poderá haver um risco de se acabar com toda a água disponível no planeta, da mesma forma que se esgotaram os combustíveis fósseis? b) Nossa atmosfera ficará superenriquecida pelo gás oxigênio proveniente da decomposição da água? Justifique as suas respostas. A colocação de um palito de fósforo aceso no interior de um tubo de ensaio contendo a) oxigênio provoca extinção da chama. b) hidrogênio provoca explosão e condensação de água nas paredes do tubo. c) gás carbônico provoca ativação da chama. d) nitrogênio provoca explosão. e) metano provoca extinção da chama. oxigênio é comburente e ativa a chama. gás carbônico é extintor de incêndio. metano é combustível. nitrogênio não provoca explosão. Combina-se com oxigênio so - mente em temperatura elevada. hidrogênio é combustível. H 2 + 1/2 2 H 2 + energia Resposta: B a) Não haverá esse risco, pois o H 2 obtido na decomposição da água regenera a água por combustão. b) Não, pois o 2 é consumido na combustão do H 2. 2H H 2 55 Ar: fonte de materiais. Nitrogênio N 2, NH 3, HN 3 SUBSTÂNCIAS CRIGÊNICAS Gases criogênicos apresentam baixas temperaturas de ebulição. As substâncias criogênicas são armazenadas e trans - portadas no estado líquido (exceto o gelo seco), em tanques metálicos com paredes duplas. No espaço entre essas paredes, é feito vácuo (pelo menos parcial), o que dificulta que o calor do am biente atinja o líquido criogênico. ar atmosférico fornece seis gases industriais: nitrogênio, oxigênio, neônio, argônio, criptônio e xenônio. Uma aplicação im portante desses gases é na produção e manutenção de tem peraturas muito baixas, uma nova área tecnológica conhecida como criogenia (geração de frio). contato com um líquido criogênico provoca enre gela - mento instantâneo, e muitos materiais, como plásticos, borracha e alguns metais, tornam-se quebradiços. contato entre oxigênio líquido e uma substância combustível provoca violenta explosão devido à elevada concentração de oxigênio. Temperaturas de Ebulição (1atm) Hélio C Neônio C Argônio C Criptônio C Xenônio C Nitrogênio C xigênio C Dióxido de carbono (sublimação)... 78,5 C 28 litros de oxigênio líquido equivalem a 24 me - tros cúbicos de oxigênio gasoso nas condições am bientes. 183

68 1. Nitrogênio Características nitrogênio (N 2 ) é um gás incolor, inodoro e in - sípido. É menos solúvel em água que o oxigênio. Sob 1 atm de pressão, a temperatura de fusão é 210 C e a de ebulição 196 C. Constitui cerca de 78% (4/5) do volume da atmosfera. gás N 2 é muito pouco reativo em temperaturas abaixo de 200 C. Em tem peraturas elevadas, o nitro - gênio reage com o oxigênio do ar. Quando acontecem os relâmpagos (2 000 C), ocorre essa reação.? N 2 (g) + 2 (g) 2N(g) Δ Saiba mais amô nia (NH 3 ). s ani mais são incapazes de sintetizar pro - teínas por absor ção direta de N 2 ou de nitratos. s animais absorvem proteí nas sin te ti za das por vegetais ou encon tra - das em outros animais.? Saiba mais Explique a fixação do nitrogênio do ar. É a transformação do N 2 do ar em com postos de nitrogênio. Durante uma tempestade com raios, ocorre a reação: N N N 2 HN 3 Nas raízes de certas plantas leguminosas, existem bactérias especiais que fixam o N 2 do ar, transfor - man do-o em nitrato. Quando o magnésio se inflama no ar, for ma-se pe - quena quantidade de nitreto de magnésio. 2Mg(s) + 2 (g) 2Mg (s) óxido de magnésio 3Mg(s) + N 2 (g) Mg 3 N 2 (s) nitreto de magnésio elemento nitrogênio (N) encontra-se combinado em depósitos minerais na crosta terrestre, na forma de nitrato de sódio (NaN 3 salitre do Chile) e nitrato de potássio (KN 3 ). Nos organismos vivos, o nitrogênio encontra-se nas proteínas, nos ácidos nucleicos. s vegetais sin tetizam pro teínas a partir de N 2 ou nitratos. As bactérias nitri fi - cantes (encontra das em rela ção de simbiose nas raízes de plan tas leguminosas) con seguem trans formar o N 2 em N 2 é obtido industrialmente por liquefação e pos - terior destilação fracionada do ar. Em laboratório, pode ser obtido por decomposição térmica do nitrito de amô - nio. NH 4 (N 2 )(s) N 2 (g) + 2H 2 (v) nitrito Δ de amônio Aplicações do gás nitrogênio As principais aplicações do N 2 gasoso são: a) Na indústria farmacêutica, no empacotamento de remédios mantendo-os em atmosfera inerte; b) Na indústria alimentícia, para evitar a deterioração do alimento por reações químicas ou por ação de micro-orga - nismos aeróbicos; c) Na indústria do aço, para impedir o contato do ferro a alta temperatura com oxigênio do ar; d) No acondicionamento de flores em invólucros contendo nitrogênio; e) btenção de amônia (NH 3 ) e ácido nítrico (HN 3 ). As principais aplicações do N 2 líquido são: a) No congelamento de materiais moles, como car - ne e borracha, para posterior trituração. Pelo congela - mento, esses materiais tornam-se duros e quebradiços, faci li tando a trituração; b) Na preservação de materiais biológicos, tais como sêmen e sangue. A 196 C, a maioria das reações quí - micas cessa e a durabilidade desses materiais é pro - longada. Essa tecnologia permitiu a expansão dos pro - cessos de inseminação artificial em animais. 2. Amônia ou gás amoníaco (NH 3 ) Características É um gás incolor, de odor característico e irritante, bastante solúvel em água (a 20 C e 1 atm, 1 volume de água absorve 700 volumes de amônia). Reage com água em pequena extensão produzindo solução básica. NH 3 (g) + H 2 (l) NH 4 + (aq) + H (aq) hidróxido de amônio 184

69 ? Não confunda a molécula de amônia (NH 3 ) com o íon amônio (NH 4 + ). H N H ou H N H molécula de H H amônia A molécula de amônia ou gás amoníaco é uma partícula eletricamente neutra. íon amônio (NH 4 ) + é um cátion formado quando a molécula de amônia recebe um próton (íon H + ) for - necido por um ácido. btenção da amônia A amônia forma-se durante a putrefação de matéria orgânica. Certos materiais, como carvão mineral, chifres, cascos, couro, quando aquecidos em recipiente fechado (ao abrigo do ar), decompõem-se formando NH 3. Em laboratório, a amônia pode ser obtida pela reação de qualquer sal de amô nio com base forte. NH 4 N 3 + NaH NaN 3 + H 2 + NH Δ 3 nitrato de amônio Na indústria, a amônia é obtida pela síntese de Haber-Bosch. Sob pressão elevada (200 atm), à tem - peratura de 500 C e usando catalisador (por exemplo, platina finamente dividida), obtém-se NH 3 pela reação de N 2 com H 2. P, Δ N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) catalisador A amônia forma-se na decomposição da ureia contida na urina. NH 2 C + H 2 C 2 + 2NH 3 ureia Saiba mais NH 2 As fraldas molhadas dos bebês desprendem cheiro forte devido a essa reação. [ + H H Cl + H N H H N H Cl [ H H [ + H H N H íon amônio H Aplicações da amônia a) Gás refrigerante nas grandes geladeiras in dus triais. b) Fabricação de produtos de limpeza. c) Na obtenção de fertilizantes. adubo NPK (nitrogênio, fósforo e potássio) é fundamental para a agricul tura. sulfato de amônio (adubo) é obtido pela reação de amônia com ácido sulfúrico: 2NH 3 + H 2 S 4 (NH 4 ) + 2 (S 4 ) 2 Em pressão e temperatura elevadas, a amônia reage com gás carbônico formando ureia, importante fertili - zante fornecedor de nitrogênio. d) btenção do ácido nítrico. 3. Ácido Nítrico (HN 3 ) Características sulfato de amônio NH 2 P 2NH 3 (g) + C 2 (g) Δ C + H 2 NH 2 ureia HN 3 puro é um líquido incolor, fumegante, com temperatura de ebulição igual a 86 C. É miscível com água em todas as proporções. É um ácido forte, e ioniza-se da seguinte maneira: HN 3 (l) + H 2 (l) H 3 + (aq) + N 3 (aq) ou H 2 HN 3 (l) H + (aq) + N 3 (aq) [ [ [ 185

70 ácido nítrico reage com as proteínas da pele, pro - duzindo mancha amarela (reação xantoproteica; xantos no grego clássico significa amarelo). É um forte agente oxidante, reagindo com todos os metais, com exceção de ouro, platina e paládio: diluído 3Cu(s) + 8HN 3 (aq) 3Cu(N 3 ) 2 (aq) + 4H 2 (l) + 2N(g) concentrado Cu + 4HN 3 Cu(N 3 ) 2 + 2H 2 + 2N 2 A oxidação da amônia é o primeiro passo para a obtenção do ácido nítrico. N combina-se rapidamente com 2 do ar, ge - rando N 2 2N(g) + 2 (g) 2N 2 (g)? A reação de cobre com HN 3 pro duz nitrato de co bre (a so lução é azul) e libera ção de N 2 (gás mar rom). Saiba mais ouro, a platina e o paládio são atacados pela água régia, mistura de 3 partes de HCl concentrado e 1 par te de HN 3 con cen tra do. Au(s) + 4HCl(aq) + 3HN 3 (aq) HAuCl 4 (aq) + 3N 2 (g) + 3 H 2 (l) ácido cloroáurico N 2 reage com água, produzindo o ácido nitroso (HN 2 ) e o ácido nítrico (HN 3 ). 2N 2 (g) + H 2 (l) HN 3 (aq) + HN 2 (aq) HN 2 decompõe-se facilmente. 3HN 2 HN 3 + 2N + H 2 Δ Equação global: 3N 2 + H 2 2HN 3 + N btenção do HN 3 Em laboratório, o HN 3 pode ser preparado pela reação de ácido sulfúrico com um nitrato. 2NaN 3 (s) + H 2 S 4 (l) Na 2 S 4 (s) + 2HN 3 (l) Na indústria, o ácido nítrico é obtido pelo processo denominado stwald Consiste na oxidação da amônia pelo ar a C na presença de platina como catalisador. 4NH 3 (g) (g) 4N(g) + 6H 2 (g) N é reciclado.? Saiba mais NA ÁGUA DA CHUVA CM RELÂMPAGS, EXISTE ÁCID NÍTRIC! Quando ocorre um relâmpago, dá-se a reação: raio N N N combina-se com oxigênio for mando N 2. 2 N N 2 N 2 combina-se com água produ zindo ácido nítrico. 3 N 2 + H 2 2 HN 3 + N 186

71 ciclo do nitrogênio ciclo do nitrogênio nitrogênio passa da atmosfera para a vida ani mal e vegetal, processo cha mado fixação do nitro gênio. nitrogênio retorna para a atmosfera pelo processo chamado desnitrificação. Todos os seres vivos par ticipam do ciclo do nitrogênio. 1) Descargas elétricas fornecem a energia neces sária para a reação entre N 2 e 2. resultado é a fixação do ni trogênio na forma de nitratos. relâmpago N 2 (g) + 2 (g) 2N(g) 2N(g) + 2 (g) 2N 2 (g) monóxido de mononitrogênio dióxido de nitrogênio 2N 2 (g) + H 2 (l) HN 3 + HN 2 HN 3 + óxidos e sais da crosta terrestre nitratos solú veis 2) Fixação biológica. Bactérias nitrificantes fixam o gás N 2 transformando-o em amônia (NH 3 ) ou sais de amônio (NH 4 + ). íon NH 4 + é oxidado a nitrito (N 2 ) e este para nitrato (N 3 ). 3) s sais de amônio não são facilmente absorvidos pelos vegetais. Sais de amônio podem ser usados como fertilizantes porque as bactérias nitrifi cantes trans formam o NH + 4 em nitrito e este em nitrato. 4) As proteínas animais e vegetais (resíduos) decom - põem-se sob a ação de bactérias e transformam-se em amônia (NH 3 ) ou sais de amônio. 5) s nitratos solúveis do solo são absorvidos pelas raízes dos vegetais e transformam-se em proteínas ve getais. Estas se trans formam em proteínas animais. 6) nitrogênio retorna à atmosfera pelo processo de desnitrificação, em que nitritos e nitratos são reduzidos a N 2 ou monóxido de dinitrogênio (N 2 ). 187

72 (UNESP MDEL ENEM) Acredita-se que nosso planeta já esteve sob con di ções mui to diferentes das atuais, com uma tem pe - ra tura mais ele vada e uma atmosfera cons ti - tuída basicamente por hidretos. Com o res fria - mento, a água passou ao estado líquido, vin do a constituir os oceanos, rios, lagos etc. sur - gimento da vida e dos orga nismos fotos sin te ti - zantes desempenhou importante papel na evo - lução da atmos fera da Terra, que passou a apre sentar a com posição atual. Comparando a atmosfera pretérita com a atual, é correto afirmar que houve a) aumento do potencial redutor. b) aumento da pressão parcial de 2. c) aumento da pressão parcial de H 2. d) manutenção da pressão parcial de N 2. e) consumo de todo oxigênio pela reação N N. A atmosfera pretérita, contendo H 2, NH 3, CH 4, H 2 (g), mudou para a atmosfera atual, con - tendo N 2, 2, Ar e C 2. Houve um au mento do potencial oxidante, da pressão parcial de 2 e N 2 e diminuição da pressão parcial de H 2 (g). Resposta: B (PMSP FUNDAÇÃ CARLS CHAGAS MDEL ENEM) ácido nítrico pode ser produzido pelo processo de stwald, confor - me as seguintes etapas: 4NH 3 (g) (g) 4N(g) + 6H 2 (g) Pt 2N(g) + 2 (g) 2N 2 (g) 3N 2 (g) + H 2 (l) 2HN 3 (aq) + N(g) consumo de 170kg de amônia, nesse pro - ces so, produz uma quantidade de ácido nítrico equivalente a, aproximadamente, a) 525kg. b) 420kg. c) 315kg. d) 210kg. e) 105kg. Dados: massas molares (g/mol): NH 3 = 17, HN 3 = 63 Para balancear as equações entre si, multipli - camos a segunda equação por 2 e a terceira equação por 4/3. 4NH N + 6H 2 4N N 2 4N 2 + 4/3H 2 8/3HN 3 + 4/3N Portanto, partindo de 4 mols de NH 3, obtém-se 8/3 mols de HN g de NH 3 8/3. 63g 170kg de NH 3 x 170kg. 8/3. 63g x = = 210kg de HN g Resposta: D (UECE MDEL ENEM) óxido nítri - co (N) é um gás solúvel, sintetizado pelas células endoteliais, macrófagos e certo grupo de neurônios do cérebro, que provoca, como ações biológicas, a vaso e a broncodilatação, sendo utilizado para reduzir a disfunção erétil. Sobre o óxido nítrico, assinale o incorreto. a) Trata-se de um óxido ácido que reage direta - mente com a água para produzir ácido nítrico (HN 3 ), um dos compostos respon sáveis pela chuva ácida. b) Em presença do oxigênio do ar, produz rapi - damente o dióxido de nitrogênio que se di - me riza, formando o tetróxido de nitrogênio (N 2 4 ). c) uso de catalisadores converte o óxido ní - trico em gás nitrogênio que é um dos prin - cipais componentes do ar atmosférico. d) É produzido no interior dos motores dos automóveis pela reação do nitrogênio com o oxigênio do ar atmosférico, a altas tem - peraturas. Comentando as alternativas: a) Incorreta. óxido nítrico (N) é um óxido neutro, isto é, não reage com ácido, base e água. b) Correta. 2N(g) (g) 2N 2 (g) 2N 2 (g) N 2 4 (g) A segunda reação é chamada de dime - rização. c) Correta. N é instável. catalisador 2N(g) N 2 (g) + 2 (g) d) Correta. Em temperatura elevada, o N 2 reage com 2. N 2 (g) + 2 (g) 2N(g) ΔΔ Resposta: A (UnB-DF ADAPTAD MDEL ENEM) Durante as tem pestades, descargas elé tri cas provocam a transformação de nitrogênio atmosférico em ácido nítrico, segundo as seguintes equações (que podem ou não estar balanceadas): descarga A) xigênio + nitrogênio N(g) elétrica B) N(g) + oxigênio N 2 (g) C) N 2 (g) + H 2 (l) ácido nítrico Julgue os itens: 1) xigênio e nitrogênio são substâncias simples diatômicas. 2) A fórmula do ácido nítrico é HN 2. 3) A reação A é uma reação de oxirredução. 4) Devido à presença de substâncias ácidas na atmos fera, a água da chuva tem ph diferente de 7. Está correto somente o que se afirma em: a) 1 e 2 b) 3 e 4 c) 2 e 3 d) 1, 2 e 3 e) 1, 3 e 4 1) Correto. 2 ; N 2 2) Incorreto. A fórmula é HN 3 3) Correto. 0 redução 2 N N oxidação

73 4) Correto. Na água da chuva pode haver ácidos como H 2 C 3, HN 3, H 2 S 4. ph da água da chuva é menor que 7. Resposta: E (FUVEST-SP) A tabela abaixo mostra o consumo bra - sileiro, em 1987, de substâncias importantes e a porcentagem destinada ao preparo de fertilizantes. Substâncias Consumo em toneladas Utilização em fertilizantes (%) (ITA-SP) Partindo das substâncias gasosas H 2, N 2 e 2, é possível obter, na prática, NH 4 N 3, usando um dos seguintes processos: a) síntese, sob catálise e alta pressão, a partir de 2 mols de H 2, 1 mol de N 2 e 3/2 mol de 2. b) reação, sob catálise, do N 2 com água formada pela reação entre H 2 e 2. c) oxidação cuidadosa do gás amoníaco, produzido pela reação entre N 2 e H 2, com oxigênio. d) reação entre amoníaco, produzido a partir de N 2 e H 2, com o ácido nítrico produzido a partir da reação de NH 3 com 2. e) reação de N 2, produzido cataliticamente a partir de N 2 e 2, com 2 mols de água produzida entre H 2 e 2. nitrato de amônio, NH 4 N 3, pode ser obtido pe los processos: a) btenção da amônia (Haber-Bosch): P,Δ N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) catalisador Ácido nítrico 4,1 x Amônia 1,2 x Ácido sulfúrico 4,0 x Dê o nome ou a fórmula química de um fertilizante preparado pe la reação entre duas das substâncias indicadas. HN 3 + NH 3 NH 4 N 3 nitrato de amônio H 2 S NH 3 (NH 4 ) 2 S 4 sulfato de amônio b) btenção do ácido nítrico (stwald): catalisador 4 NH 3 (g) (g) 4 N(g) + 6 H 2 (g) 2 N(g) + 2 (g) 2 N 2 (g) 3 N 2 (g) + 1 H 2 (l) 2 HN N(g) c) Reação entre ácido nítrico e amônia: HN 3 + NH 3 NH 4 N 3 Resposta: D 189

74 56 Reações de dupla-troca (experiências) REAÇÃ DE DUPLA-TRCA Pb(N 3 ) 2 (aq) + 2KI(aq) PbI 2 (s) + 2KN 3 (aq) As duas solu ções incolores reagem for mando um pre cipitado ama relo de io deto de chum bo. 1. Reação de dupla-troca Reação de dupla-troca é toda reação do tipo: A reação entre dois sais é completa quando se forma um sal insolúvel. Exemplo A + B + C + D A + D + C + B NaC l + AgN 3 AgCl + NaN 3 s compostos AB e CD podem ser ácido, base ou sal. Mas nem sempre um reagente AB reage com um solúvel solúvel insolúvel solúvel reagente CD. Veremos que a reação se realiza, isto é, se u, mais rigorosamente: torna completa, quando formar: um precipitado (substância insolúvel) ou um gás (substância volátil) ou um produto não ionizado. ou Na + (aq) + Cl (aq) + Ag + (aq) + N 3 (aq) Ag + Cl (s) + Na + (aq) + N 3 (aq) A reação de neutralização pode ser con siderada uma reação de dupla-troca. bserve: HCl + NaH NaCl + HH Ag + (aq) + Cl (aq) AgCl(s) insolúvel (precipitado branco) A reação ocorre porque se forma um composto não ionizado (água). 2. Reação de sal com sal Sal (1) + Sal (2) Sal (3) + Sal (4) NaCl(aq) + AgN 3 (aq) AgCl(s) + NaN 3 (aq) 190

75 Reação de solução aquosa de CuS 4 com solução aquosa de NaH Fotos bjetivo Mídia Na foto 1, uma solução azul de CuS 4 é adicionada a uma solução incolor de NaH. Na foto 2, forma-se um precipitado (substância insolúvel) azul de Cu(H) 2. Equação da reação: CuS 4 + 2NaH... Nota: hidróxido de cobre (II) é insolúvel CuS 4 + 2NaH Na 2 S 4 + Cu(H) 2 solução azul a) Aspecto da solução de CuS 4 :... azul hidróxido de cobre (II) b) Formação de precipitado... (cor) de... (nome). 191

76 Reação de solução aquosa de Pb(N 3 ) 2 com solução aquosa de HCl Fotos bjetivo Mídia Na foto 1, uma solução incolor de HCl é adicionada a uma solução incolor de Pb(N 3 ) 2. Na foto 2, forma-se um precipitado branco de PbCl 2. Equação da reação: Pb(N 3 ) 2 + 2HCl... Nota: cloreto de chumbo (II) é insolúvel. Pb(N 3 ) 2 + 2HCl PbCl 2 + 2HN 3 soluções incolores a) Aspecto das soluções iniciais:... branco cloreto de chumbo (II) b) Formação de precipitado... (cor) de... (nome). 192

77 Reação de solução aquosa de Na 2 C 3 com solução aquosa de HCl Fotos bjetivo Mídia Na foto 1, uma solução incolor de HCl é adicionada a uma solução incolor de Na 2 C 3. Na foto 2, ocorre uma efervescência devido à liberação de C 2. Equação da reação: Na 2 C 3 + 2HCl... Nota: ácido carbônico é instável e se decompõe produzindo gás carbônico e água. H 2 C 3 H 2 + C 2 Na 2 C 3 + 2HCl 2NaCl + H 2 + C 2 soluções incolores a) Aspecto das soluções iniciais:... efervescência dióxido de carbono b) Formação de... (aspecto visual) devido à liberação de... (nome). 193

78 Reação de solução aquosa de Na 2 S 2 3 (tiossulfato de sódio) com solução aquosa de HCl Fotos bjetivo Mídia Na foto 1, uma solução incolor de HCl é adicionada a uma solução incolor de Na 2 S 2 3 contida em um tubo de ensaio, onde se colou uma etiqueta com um xis (na parede oposta). Na foto 2, ocorre liberação de gás S 2 e formação de enxofre na forma de um pó bastante fino, que fica suspenso na água. Depois de certo tempo, não se enxerga mais o xis na parede do tubo de ensaio. Equação da reação: Na 2 S HCl... Nota: ácido tiossulfúrico (H 2 S 2 3 ) é instável e se decompõe produzindo água, enxofre e dióxido de enxofre. H 2 S 2 3 H 2 + S + S 2 Na 2 S HCl 2NaCl + H 2 + S + S 2 soluções incolores a) Aspecto das soluções iniciais:... enxofre dióxido de enxofre b) Formação de precipitado de...(nome) e liberação de gás... (nome). 194

79 Reação de solução aquosa de Pb(N 3 ) 2 com solução aquo sa de KI Fotos bjetivo Mídia Na foto 1, uma solução incolor de KI é adicionada a uma solução incolor de Pb(N 3 ) 2. Na foto 2, forma-se um precipitado amarelo de PbI 2. Equação da reação: Pb(N 3 ) 2 + 2KI... Nota: iodeto de chumbo (II) é insolúvel. Pb(N 3 ) 2 + 2KI PbI 2 + 2KN 3 soluções incolores a) Aspecto das soluções iniciais:... amarelo iodeto de chumbo (II) b) Formação de precipitado... (cor) de... (nome). 195

Qual é a porcentagem aproximada de gás oxigênio que há no ar atmosférico que normalmente respiramos?

Calcula-se que o ar atmosférico seja composto por aproximadamente 21 % de oxigênio. O nitrogênio (N₂) compõe aproximadamente 78% do ar atmosférico, e é de extrema importância para todos os seres vivos, pois participa da formação de diversas moléculas orgânicas necessárias para o seu metabolismo.

Qual a porcentagem aproximada de gás oxigênio que há no ar atmosférico que normalmente respiramos oa 50% ob 70% c 20%?

O ar é composto por cerca de 78% de gás nitrogênio (N₂), aproximadamente 20% de gás oxigênio (O₂), aproximadamente 1% de gás argônio (Ar) e cerca de 1% de outros gases, como o gás carbônico (CO₂) e vapor de água.

Que há no ar atmosférico que normalmente Respirámos a 50% B 70% c 20%?

A porcentagem aproximada de gás oxigênio que há no ar atmosférico que normalmente respiramos é de 20% (Letra C). O ar atmosférico é composto por uma mistura de gases, como o nitrogênio, oxigênio, gás carbônico e alguns gases nobres.