química aplicada ao ambiente classificação da matéria e medições valentim m b nunes unidade...
TRANSCRIPT
Química Aplicada ao Ambiente
Classificação da Matéria e MediçõesValentim M B Nunes
Unidade Departamental de Engenharias
Instituto Politécnico de Tomar, Fevereiro,2014
CET: ESTTQA-TMR1
Química: a Ciência Central
Química - É uma Ciência experimental que se ocupa do estudo da Matéria e das transformações que nela ocorrem.
Matéria: Tudo o que possui massa e ocupa espaço.
Substância pura: forma de matéria com composição bem definida e propriedades próprias. Exº: H2O, ouro, O2, etc..
Elementos: blocos básicos da matéria! Não podem ser decompostos por meios químicos em substâncias mais simples
Compostos: combinação de dois ou mais elementos unidos quimicamente em proporções bem definidas e constantes.
Misturas: combinação de duas ou mais substâncias que mantêm a sua identidade.
Homogéneas: Constituídas por uma única fase uniforme
Heterogéneas: múltiplas fases.
Conceitos básicos
Classificação da matéria
Transformações físicas: a identidade das substâncias não é alterada.
Transformações químicas: formação ou quebra de ligação química.
Exercício 1. Classifique em elementos ou compostos as seguintes substâncias: a) hidrogénio; b) água; c) ouro; d) metano
Exercício 2. Classifique em elementos ou compostos as seguintes substâncias: a) dióxido de carbono; b) oxigénio; c) flúor; d) octano
Exercício 3. Classifique em elemento, composto, mistura homogénea ou heterogénea: a) gasolina; b) óleo usado; c) árgon gasoso; d) água oxigenada
Elementos
Tabela Periódica
Estados da matéria
Todas as substâncias podem, em princípio, existir em três estados de agregação: sólido, liquido ou gás.
MediçãoA medição é o acto que implica a determinação do valor de uma grandeza a medir, afectada de um erro de exactidão ou incerteza.
A ciência que rege a medição é a metrologia.
Propriedades macroscópicas: medição directa como por exemplo a massa (balança) ou o volume (buretas, pipetas, etc…)
Propriedades microscópicas: medição indirecta, como as propriedades atómicas ou moleculares.
Propriedades intensivas: não dependem da quantidade de matéria: exº densidade, temperatura…
Propriedades extensivas: dependem da quantidade de matéria: exº massa, volume…
Unidades do Sistema Internacional (SI)
Unidades de Base
Grandeza Unidade SI Símbolo
Comprimento metro m
Massa quilograma kg
Tempo segundo s
Corrente eléctrica ampére A
Temperatura kelvin K
Quantidade de matéria mole mol
Unidades derivadas: exº volume (m3); força (N); energia (J), etc.
15.273)(º)( CtKT
Prefixos do SI
Prefixo símbolo significado exemplo
giga G 1 000 000 000 ou 109 1 GJ = 1x109 J
mega M 1 000 000 ou 106 1 MJ = 1x106 J
quilo k 1000 ou 103 1 kg = 1x103 g
deci d 1/10 ou 10-1 1dg = 1x10-1 g
centi c 1/100 ou 10-2 1cm = 1x10-2 m
mili m 1/1000 ou 10-3 1 mm = 1x10-3 m
micro μ 1/1 000 000 ou 10-6 1 μg = 1x10-6 g
nano n 1/ 1 000 000 000 ou 10-9 1 nm = 1x10-9 m
pico p 1/ 1 000 000 000 000 ou 10-12 1 pm = 1x10-12 m
VolumeA unidade derivada do SI para volume é o m3. Os químicos trabalham normalmente com volumes mais pequenos.
33313
36323
m 101m) 101(dm 1
m 101m) 101(cm 1
Uma outra unidade comum, não SI, é o litro.
3
3
dm 1
cm 1000
mL 1000 L 1
Densidade
Density - an Intensive, Physical Property
• For Most materials, density decreases with temperature as thevolume increases -- not so for water
If the density of ice at 0° C is 0.917 g / ml how much mass of ice isthere in 75 ml of ice?
A equação para a densidade é:volume
massa
Exercício 4. A densidade do etanol é 0.798 g/mL. Qual a massa de 17.4 cm3 de etanol?
Exercício 5. A densidade do mercúrio, o único metal liquido à temperatura ambiente, é 13.6 g/mL. Qual a massa de 5.5 mL de mercúrio?
Exercício 6. A temperatura normal do corpo humano é 37 ºC. Qual a temperatura no SI em kelvin?
Exercício 7. O bromo é um liquido avermelhado. Calcular a sua densidade se 586 g de substância ocuparem 188 mL.
Exercício 8. A temperatura de fusão do chumbo é 327.5 ºC. Qual a temperatura em kelvin?
Algarismos SignificativosA contagem de algarismos significativos faz-se da esquerda para a direita, pelo primeiro algarismo diferente de zero. Eis alguns exemplos:
145 3 algarismos significativos1.006 4 algarismos significativos.0.005 1 algarismo significativo.2.00 3 algarismos significativos.
Para números sem casas decimais, os zeros podem ou não ser significativos. Por exemplo 600 pode ter 1,2 ou 3 algarismos significativos. Para eliminar esta ambiguidade deve usar-se a notação científica:
6.00x102 corresponde a 3 algarismos significativos
Notação Científica: mx10e
m – mantissa maior que 1 e menor que 10e – ordem de grandeza
Algarismos SignificativosSoma e subtracção: resultado não pode ter mais dígitos à direita da virgula do que qualquer dos números originais. Exemplos:
0.0123 + 0.12 = 0.1323 = 0.13 (2 casas decimais)89.332 + 1.1 = 90.432 = 90.4 (1 casa decimal)
20.35 – 20.2 = 0.15 = 0.2 (1 casa decimal)2.097 – 0.12 = 1.977 = 1.98 (arredonda para 1.98 com 2 casas decimais)
Multiplicação e divisão: resultado apresenta-se com o nº de algarismos significativos correspondente ao valor com menor número de algarismos significativos. Exemplos:
0.7x2.00 = 1.4 = 113.256/1.30 = 10.1969… = 10.22.8x4.5039 = 12.61092 = 13Etc..
Em cálculos intermédios mantêm-se mais algarismos. Valores exactos não devem ser considerados!
Definições associadas à medição
Exactidão e precisãoExactidão – está relacionada com a proximidade entre o valor medido e o valor verdadeiro da grandeza medida. Pode avaliar-se pelo cálculo do erro absoluto ou do erro relativo:
100adeirovalor verd
dadeiro valor ver- medidovalor
ar
a
EE
E
Precisão – está relacionada com a proximidade entre si dos vários valores medidos. Pode avaliar-se pelo cálculo do desvio-padrão, s, em que n é o número de medições:
11
2__
n
xxs
n
ii
Método do factor unitárioPara converter entre unidades na resolução de problemas químicos usaremos a análise dimensional ou o chamado método do factor unitáriométodo do factor unitário.
Em geral usamos a relação:
desejada unidadedada unidade
desejada unidadedada unidade
Factor unitário!
Exemplo: Converter a densidade da água 0.998 g/mL em kg/m3 (SI)
3-3
61- kg.m 998
m 1
mL 101
g1000
kg 1g.mL 998.0
Exercício 9. Calcular o número de segundos num ano solar (365.24 dias)
Exercício 10. O limite de velocidade nas auto-estradas em Portugal é 120 km/h. Converta para o SI.
Exercício 11. O cloro é usado para desinfectar piscinas. A concentração para esse feito deve ser 1 ppm ou seja 1g de cloro para cada milhão de gramas de água. Calcular o volume de solução de cloro a 6% em massa que se deve usar numa piscina contendo 2x104 galões de água ( 1 galão = 3.79 L; ρ = 1 g/mL).
Exercício 12. O monóxido de carbono, CO, é um gás venenoso porque se liga fortemente à hemoglobina transportadora de oxigénio no sangue. Uma concentração de 8x102 ppm por volume de CO é considerada letal para os seres humanos. Calcular o volume, em litros, ocupado pelo CO numa sala que mede 17.6 m de comprimento, 8.8 m de largura e 2.64 m de altura com esta concentração.