Telecurso 2000 Química Nível Médio - qui41

Telecurso 2000 Química Nível Médio - qui41

(Parte 1 de 2)

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O que vocŒ vai aprender solo cascalho rocha não porosa

gás petróleo rocha não porosa água do mar

Seria bom jÆ saber

Isto lhe interessa lFraçıes do petróleo: leves, mØdias e pesadas l Hidrocarbonetos lPonto de ebuliçªo relacionado com o tamanho das molØculas dos hidrocarbonetos lGÆs acetileno l Indœstria petroquímica fi O petróleo Ø uma mistura de muitas substâncias fiSeparaçªo de misturas por destilaçªo fracionada fiO que Ø ponto de ebuliçªo

O petróleo Ø um líquido negro, viscoso,que se encontra no subsolo. O petróleo fica preso em rochas esponjosas, que formam camadas entre rochas mais duras.

O petróleo e o gÆs natural estªo juntos. Nas rochas esponjosas existe tambØm muita Ægua. Como o petróleo estÆ sob a pressªo do gÆs, que estÆ em cima, Ø fÆcil retirar o petróleo do subsolo. É só fazer um poço que o petróleo jorra.

Pela destilaçªo fracionada do petróleo, separamos as substâncias de acordo com o ponto de ebuliçªo de cada uma delas. As substâncias de ponto de ebuliçªo mais baixo saem do topo da coluna de destilaçªo. E as substâncias de ponto de ebuliçªo mais alto saem da parte de baixo da coluna.

Pela destilaçªo fracionada do petróleo nªo se obtŒm substâncias puras. O petróleo Ø separado em fraçıes. Sªo as fraçıes leves, mØdias e pesadas.

O que o gÆs natural tem a ver com saquinho plÆstico?

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As fraçıes leves contŒm substâncias de pontos de ebuliçªo mais baixos. Sªo substâncias que possuem molØculas pequenas. Por isso, essas fraçıes sªo chamadas fraçıes levesfraçıes levesfraçıes levesfraçıes levesfraçıes leves. GÆs natural e GLP sªo considerados fraçıes leves. Nas fraçıes mØdias, gasolina e querosene, por exemplo, as molØculas tŒm tamanho intermediÆrio. E nas fraçıes pesadas as molØculas possuem massa muito grande.

Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1

Veja como varia o ponto de ebuliçªo das fraçıes do petróleo, de acordo com o tamanho das molØculas.

Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2 Por que o GLP Ø gÆs e a gasolina Ø líquida nas condiçıes ambientes?

A tendŒncia Ø o ponto de ebuliçªo de uma substância aumentar de acordo com o tamanho de suas molØculas. Isso ocorre porque, quanto maiores forem as molØculas, mais forte serÆ a interaçªo entre elas. Elas vªo ter mais lugares para interagir. Quando as molØculas de uma substância interagem fortemente, Ø necessÆrio aquecer muito para fazŒ-la ferver. Porque, para vaporizar, Ø preciso que as molØculas se separem umas das outras.

Quanto menores forem as molØculas, mais fraca serÆ a interaçªo entre elas.

Portanto, menos calor serÆ necessÆrio para que a substância ferva, isto Ø, para separar suas molØculas. O gÆs que estÆ junto com o petróleo no subsolo Ø o gÆs natural. É praticamente metanometanometanometanometano puro. Metano Ø um gÆs formado só de carbono e hidrogŒnio. A fórmula

AlØm do metano, no gÆs natural existem outros gases, como o etanoetanoetanoetanoetano, de fórmula C2H6, o propanopropanopropanopropanopropano, de fórmula C3H8 e o butanobutanobutanobutanobutano, de fórmula C4H10.

CCCCCLASSELASSELASSELASSELASSEDEDEDEDEDE SUBSTNCIASSUBSTNCIASSUBSTNCIASSUBSTNCIASSUBST´NCIAS

gÆs natural

GLP (gÆs liquefeito de petróleo) gasolina querosene óleo diesel asfalto

PPPPPONTOONTOONTOONTOONTODEDEDEDEDE EBULIOEBULIOEBULIOEBULIOEBULI˙ˆO

abaixo de -89”C -42 ~ -1”C

35 ~ 140”C 170 ~ 250”C 240 ~ 350”C acima de 350”C

UUUUUSOSSOSSOSSOSSOS domØstico e industrial domØstico carros aviıes a jato caminhıes ruas

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O gÆs natural Ø distribuído para uso em indœstrias e para uso domØstico. A distribuiçªo Ø feita por meio de tubulaçıes.

Os Ætomos de carbono desses compostos estªo ligados uns aos outros, formando uma cadeia.

O GLP, gÆs liquefeito de petróleo, Ø o gÆs que usamos em casa. É uma mistura de propanopropanopropanopropanopropano e butanobutanobutanobutanobutano .

A molØcula do propanopropanopropanopropanopropano tem 3 Ætomos de carbono, que estªo ligados entre si, formando uma cadeia. O butanobutanobutanobutanobutano tem 4 Ætomos de carbono, tambØm formando uma cadeia.

Propano e butano transformam-se facilmente em líquido quando se aplica pressªo. Por isso sªo vendidos em botijıes.

Quando essas substâncias saem do botijªo, na pressªo atmosfØrica, elas se transformam em gÆs.

A substância colocada no isqueiro Ø o butano.

No Brasil, atØ hÆ bem pouco tempo nªo usÆvamos gÆs natural. O combustível mais comum era o GLP, e nas grandes cidades era muito usado o gÆs de rua, fabricado da hulha. Esse gÆs Ø uma mistura de hidrogŒnio, monóxido de carbono e dióxido de carbono. O problema desse gÆs Ø a presença do monóxido de carbono, que Ø muito tóxico. Qualquer vazamento desse gÆs Ø muito perigoso, por causa da toxicidade do monóxido de carbono, que pode atØ matar. Hoje, o gÆs de rua estÆ sendo substituído por gÆs natural. O gÆs natural Ø praticamente metano, e o GLP (gÆs de botijªo) Ø propano e butano, por isso nªo apresentam perigo de intoxicaçªo. Mas tanto o gÆs natural quanto o GLP se misturam com o ar e formam misturas explosivas. Uma pequena faísca do motor da geladeira pode dar início à combustªo, que pode levar à explosªo.

Todos os compostos formados só de carbono e hidrogŒnio sªo chamados hidrocarbonetoshidrocarbonetoshidrocarbonetoshidrocarbonetoshidrocarbonetos. Metano, etano, propano e butano sªo os hidrocarbonetos mais simples. Existem hidrocarbonetos com milhares de Ætomos de carbono.

Em qualquer composto, o Ætomo de carbono forma 4 ligaçıes. Por isso nós falamos que o carbono Ø tetravalentecarbono Ø tetravalentecarbono Ø tetravalentecarbono Ø tetravalentecarbono Ø tetravalente.

Na molØcula do metanometanometanometanometano, o carbono estÆ ligado com 4 4 4 4 4 Ætomos de hidrogŒnio. Na molØcula do etanoetanoetanoetanoetano, 1 Ætomo de carbono estÆ ligado a 3 Ætomos de hidrogŒnio e ao outro Ætomo de carbono. Assim completa as 4 ligaçıes para cada Ætomo de carbono.

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Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3 Descreva como Ø a molØcula do propanopropanopropanopropanopropano.

Nos hidrocarbonetos de cadeia mais longa os Ætomos de carbono tambØm se ligam de forma parecida.

Os Ætomos de carbono podem formar ligaçıes uns com os outros, formando cadeias muito longas, de atØ milhares de Ætomos, como no caso dos plÆsticos, por exemplo. Os plÆsticos sªo feitos de molØculas enormes, mas muito simples. O plÆstico mais comum, usado para fazer saquinhos, chama-se polietilenopolietilenopolietilenopolietilenopolietileno. O polietileno Ø fabricado com um hidrocarboneto com 2 Ætomos de carbono.

É feito com um composto chamado etenoetenoetenoetenoeteno, que tem fórmula C2H4. Nªo confunda com etanoetanoetanoetanoetano, que tem fórmula C2H6. O etenoetenoetenoetenoeteno Ø tambØm chamado de etilenoetilenoetilenoetilenoetileno. O etileno tem uma ligaçªo dupla entre dois Ætomos de carbono.

HH
C= C = C = C = C = C
HH H H H H

Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4 Quantas ligaçıes tem cada Ætomo do etilenoetilenoetilenoetilenoetileno?

O polietilenopolietilenopolietilenopolietilenopolietileno Ø formado só de molØculas de etileno. Na hora de formar o polietileno, uma das ligaçıes que forma a dupla ligaçªo do carbono se quebra. Essa ligaçªo que se abriu liga-se a outra molØcula de etileno, que tambØm tem a dupla ligaçªo aberta. Assim se forma uma cadeia com milhares de Ætomos de carbono.

H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H
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H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H

A molØcula que se forma Ø muito grande. A interaçªo entre as molØculas Ø muito forte. Isso dÆ ao plÆstico as propriedades especiais de substâncias muito estÆveis.

Ø muito instÆvel. Leia a seguir o guia de transporte do acetileno e veja por que esse gÆs precisa de cuidados especiais para ser transportado.

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FFFFFOGOOGOOGOOGOOGOOUOUOUOUOU E E E E EXPLOSOXPLOSOXPLOSOXPLOSOXPLOSˆO

RISCOS POTENCIAIS DO ACETILENORISCOS POTENCIAIS DO ACETILENORISCOS POTENCIAIS DO ACETILENORISCOS POTENCIAIS DO ACETILENORISCOS POTENCIAIS DO ACETILENO Extremamente inflamÆvel. Pode inflamar-se com o calor, fagulhas ou chamas. Vapores podem deslocar-se atØ uma fonte de igniçªo e provocar retrocesso de chamas. Os recipientes podem explodir violentamente com o calor. HÆ risco de explosªo do vapor em ambientes fechados ou abertos ou em rede de esgotos.

RRRRRISCOSISCOSISCOSISCOSISCOSPARAPARAPARAPARAPARA A SAÚDESAÚDESAÚDESAÚDESAÚDE

Pode ser nocivo se inalado; o contato pode provocar queimaduras na pele e nos olhos. Os vapores podem causar tontura ou sufocaçªo. Em contato com o fogo, pode produzir gases irritantes ou venenosos.

VVVVVAZAMENTOAZAMENTOAZAMENTOAZAMENTOAZAMENTO Eliminar fontes de igniçªo, impedir fagulhas, chamas, e nªo fumar na Ærea de risco. Estancar o vazamento, se isso puder ser feito sem risco. Usar neblina de Ægua para reduzir os vapores, mas isso nªo evitarÆ a igniçªo em lugares fechados.

O acetileno Ø um gÆs muito usado em soldas industriais e Ø um dos principais causadores de incŒndios nas indœstrias.

Vamos analisar as propriedades do acetileno e ver por que esse gÆs causa tantos acidentes. O acetileno Ø um gÆs extremamente inflamÆvel, e a temperatura da chama Ø muito alta. Consegue derreter metais que precisam de temperaturas muito altas para fundir. Por isso o acetileno Ø usado para soldar metais de ponto de fusªo muito alto.

O acetileno nªo pode ser comprimido, porque ele explode. Assim, nos cilindros de acetileno, ele se encontra dissolvido em acetona, e a soluçªo de acetileno em acetona estÆ embebida em um material poroso inerte. A soluçªo estÆ sob pressªo. O transporte de qualquer cilindro de acetileno precisa ser feito com muito cuidado, porque, se o cilindro for derrubado, o material poroso que estÆ dentro do cilindro pode trincar e nessas trincas pode formar-se acetileno gasoso. Como dentro do cilindro existe pressªo, o acetileno gasoso pode explodir.

Outro problema grave do acetileno Ø o fato de que, quando ocorre vazamento, o gÆs pode pegar fogo facilmente, e o perigo Ø a grande velocidade com que a chama se propaga. A propagaçªo da chama do acetileno Ø mais rÆpida que a velocidade de escape do gÆs de dentro do cilindro. Como conseqüŒncia, a chama vai para dentro do cilindro e ocorre a explosªo.

Os derivados do petróleo sªo usados como combustíveis domØsticos e industriais. Esses compostos tirados do petróleo, principalmente o etileno e a nafta, sªo usados para fabricar outras substâncias, como amônia, plÆsticos, nylon, borracha sintØtica, tintas, solventes etc. A nafta nªo Ø uma substância pura, mas uma mistura de hidrocarbonetos, principalmente de 5 a 7 Ætomos de carbono. As indœstrias que trabalham com os derivados do petróleo para fabricar outras substâncias sªo as indœstrias petroquímicasindœstrias petroquímicasindœstrias petroquímicasindœstrias petroquímicasindœstrias petroquímicas. Existem vÆrias indœstrias petroquímicas no Brasil. Elas estªo sempre perto das refinarias de petróleo.

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Vamos pensar mais

lAdestilaçªo fracionada do petróleodestilaçªo fracionada do petróleodestilaçªo fracionada do petróleodestilaçªo fracionada do petróleodestilaçªo fracionada do petróleo separa as substâncias em vÆrias

VocŒ precisa saber fraçıes. Cada fraçªo Ø composta de uma mistura de substâncias. Fraçªo leve Ø aquela que tem ponto de ebuliçªo baixo e Ø formada de molØculas pequenas (molØculas com poucos Ætomos). Fraçªo pesada Ø a de ponto de ebuliçªo alto, formada de molØculas grandes (com muitos Ætomos).

lQuanto maioresmaioresmaioresmaioresmaiores as molØculas, tanto maior Ø a força de atraçªoforça de atraçªoforça de atraçªoforça de atraçªoforça de atraçªo entre elas.

Entªo Ø preciso aquecer mais para as molØculas se separarem e passarem para o estado gasoso. Por isso o ponto de ebuliçªo da substância Ø mais alto.

ltomos de carbono formam cadeias, cadeias, cadeias, cadeias, cadeias, com um Ætomo de carbono ligado a outro.

lO Ætomo de carbono Ø tetravalentetetravalentetetravalentetetravalentetetravalente. Isto significa que ele faz quatro ligaçıes com outros Ætomos.

lHidrocarbonetosHidrocarbonetosHidrocarbonetosHidrocarbonetosHidrocarbonetos sªo compostos formados só de carbono e hidrogŒnio.

lOs hidrocarbonetos mais simples sªo:

lGÆs naturalGÆs naturalGÆs naturalGÆs naturalGÆs natural Ø formado principalmente de metano.

lGLPGLPGLPGLPGLP (gggggÆs llllliquefeito de pppppetróleo) Ø o gÆs de botijªo. É uma mistura de propano e butano.

lEtenoEtenoEtenoEtenoEteno ou etilenoetilenoetilenoetilenoetileno Ø um hidrocarboneto de dois Ætomos de carbono em que os dois Ætomos de carbono estªo ligados por uma dupla ligaçªo. A fórmula do etileno pode ser representada de duas maneiras:

lPolietilenoPolietilenoPolietilenoPolietilenoPolietileno Ø um polímeropolímeropolímeropolímeropolímero obtido a partir de etileno. Ele Ø um hidrocarboneto com uma cadeia que pode ter mais de mil Ætomos de carbono.

lAcetilenoAcetilenoAcetilenoAcetilenoAcetileno Ø um hidrocarboneto de dois Ætomos de carbono em que os dois

Ætomos de carbono estªo ligados por uma tripla ligaçªo. A fórmula do acetileno pode ser representada de duas maneiras:

C2H2H - C º C - H

lAcetileno Ø um gÆs muito inflamÆvel, usado em soldas.

lA indœstria petroquímicaindœstria petroquímicaindœstria petroquímicaindœstria petroquímicaindœstria petroquímica transforma derivados do petróleo (por exemplo, etileno e nafta) em outros produtos, como plÆsticos, tintas, solventes etc.

Os hidrocarbonetos que nós vimos sªo:

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Todos esses hidrocarbonetos sªo gases na pressªo e na temperatura em que vivemos.

O metano Ø a principal substância do gÆs natural. Propano e butano sªo o gÆs de botijªo usado nos fogıes. Butano tambØm estÆ nos isqueiros. Por causa da pressªo maior, ele Ø líquido. Quando se aperta a vÆlvula do isqueiro, ele escapa na forma de gÆs.

hidrocarbonetos, atØ aquele com 16 Ætomos de carbono, sªo líquidos.

Os hidrocarbonetos com mais de 16 Ætomos de carbono sªo sólidos. Isto mostra que, quanto maiores as molØculas, maior Ø a força de atraçªo entre elas. Fica mais difícil separÆ-las, ou seja, Ø preciso aquecer mais. Por isso as molØculas maiores, com mais Ætomos, formam compostos sólidos, que só se transformam em líquido a temperaturas mais altas.

Como se pode saber o nœmero de Ætomos de hidrogŒnio de um hidrocarboneto?

C - C - C - C

Devemos lembrar que o Ætomo de carbono Ø tetravalente, isto Ø, cada Ætomo forma quatro ligaçıes. Representamos cada ligaçªo por um tracinho:

Agora Ø só completar com os Ætomos de hidrogŒnio:

Esta Ø a fórmula estruturalfórmula estruturalfórmula estruturalfórmula estruturalfórmula estrutural do butano. Ela mostra a estrutura da molØcula, como os Ætomos estªo ligados. Para escrever a fórmula molecularfórmula molecularfórmula molecularfórmula molecularfórmula molecular, que mostra só o nœmero de Ætomos de cada tipo, basta contar o nœmero de Ætomos de carbono

linear. Podemos ter algo assim:

Completando com os Ætomos de hidrogŒnio:

AULA41 tambØm Ø C4H10. Portanto, a fórmula estrutural mostra melhor como Ø o composto.

Dois compostos que tŒm a mesma fórmula molecular, mas fórmula estrutural diferente, sªo chamados de isômerosisômerosisômerosisômerosisômeros. Isômeros tŒm amesma fórmula mas as propriedades sªo bem diferentes. Nos hidrocarbonetos, os isômeros diferem pela maneira como os Ætomos de carbono estªo ligados entre si. Sempre existe um composto em que a cadeia de Ætomos de carbono Ø linear. Este Ø um dos isômeros. Os compostos com cadeia ramificada sªo os outros isômeros. Existem dois

dupla ligaçªo. HÆ outros hidrocarbonetos, com mais Ætomos de carbono, em que isso acontece. Um exemplo importante Ø o propilenopropilenopropilenopropilenopropileno:

Note que todos os Ætomos de carbono formam 4 4 4 4 4 ligaçıes. A fórmula molecular Ø C3H6. O propileno Ø matØria-prima do polipropilenopolipropilenopolipropilenopolipropilenopolipropileno, que Ø um plÆstico utilizado na fabricaçªo de potes de margarina.

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