Quimica-Vol-Unico-USBERCO E SALVADOR

Quimica-Vol-Unico-USBERCO E SALVADOR

(Parte 1 de 7)

João Usberco

Licenciado em Ciências Farmacêuticas pela USP Professor de Química do Anglo Vestibulares (São Paulo, SP)

Edgard Salvador

Licenciado em Química pela USP Professor de Química do Anglo Vestibulares (São Paulo, SP)

5ªedição reformulada — 2002 1ªtiragem — 2002

ISBN 85-02-04027-8 ISBN 85-02-04028-6 (Livro do Professor)

Supervisão editorial:José Lino Fruet

Editora:Ebe Christina Spadaccini

Assistente editorial:Sérgio Paulo N. T. Braga

Revisão:Fernanda Almeida Umile (supervisão)

Ivana A. Costa, Aurea M. dos Santos, Débora de Andrade Silva

Resolução dos exercícios:Sônia Vaz Vasques

Gerência de arte e capa:Nair de Medeiros Barbosa

Produção gráfica:Christof Gunkel, Mariano Maudet Bergel, Enrique Pablo Grande

Ilustrações:Caio Ferrari, Eduardo Borges, Christof Gunkel, Selma Caparróz

O material de publicidade e propaganda reproduzido nesta obra está sendo utilizado apenas para fins didáticos, não representando qualquer tipo de recomendação de produtos ou empresas por parte do(s) autor(es) e da editora.

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro,SP,Brasil)

Usberco, João

Química — volume único / João Usberco, Edgard Salvador.— 5.ed. reform.— São Paulo :Saraiva, 2002.

Suplementado por manual do professor. ISBN 85-02-04027-8 (livro do aluno) ISBN 85-02-04028-6 (livro do professor)

1.Química (Ensino médio) 2.Química — Problemas, exercícios etc.(Ensino médio) I.Salvador, Edgard.I.Título.

02-2938 CDD-540.7

Índice para catálogo sistemático: 1.Química :Ensino médio 540.7

Av.Marquês de São Vicente,1697 – CEP 01139-904 – Barra Funda – São Paulo-SP Tel.:PABX (0**1) 3613-3000 – Fax:(0**1) 361-3308–Televendas:(0**1) 3613-34 Fax Vendas:(0**1)361-3268– Atendimento ao Professor:(0**1) 3613-3030 Endereço Internet: w.editorasaraiva.com.br – E-mail: atendprof.didatico@editorasaraiva.com.br

Ao estudante

O ser humano tem buscado, há séculos, compreender os fenômenos que regem a vida, valendo-se da observação simples e direta, da simulação e representação desses fenômenos, da interpretação lógica e criativa dos resultados de experimentações. O conhecimento científico da natureza e de suas leis tem sido um dos pilares do desenvolvimento humano.

A Química, assim como outras Ciências, tem papel de destaque no desenvolvimento das sociedades, alcançado ao longo de tantos anos. No entanto, ela não se limita às pesquisas de laboratório e à produção industrial. Ao contrário, embora às vezes você não perceba, a Química está presente em nosso dia-a-dia e é parte importante dele. A aplicação dos conhecimentos químicos tem reflexos diretos sobre a qualidade de vida das populações e sobre o equilíbrio dos ambientes na Terra. Por isso, consideramos essencial que o conhecimento científico faça parte da vida cotidiana das pessoas, a fim de que elas possam, criticamente, contribuir para a preservação e a conservação de todas as formas de vida, inclusive da espécie humana.

A obra Química – volume único, agora reformulada, foi elaborada para ajudar você a compreender como é freqüente, intensa e contínua a aplicação do conhecimento químico na sociedade atual e como esse conhecimento foi construído e tem sido constantemente reformulado ao longo da história da humanidade.

Para alcançar esse objetivo, contamos com a colaboração, por meio de sugestões e comentários, de vários professores que analisaram a obra e sua funcionalidade em sala de aula. Em toda a obra, procuramos utilizar uma linguagem clara e direta, mas cientificamente rigorosa, demonstrando a relação dos conteúdos teóricos da Química com a vivência prática e cotidiana. Introduzimos duas novas seções de atividades diversificadas — Exercícios de contextoe Exercícios globalizantes— para incentivar você a aprimorar sua capacidade de inter-relacionar conteúdos, analisando-os criticamente, a partir do tema específico de cada capítulo ou, de forma mais ampla, das Unidades. Outras seções de atividades — Exercícios resolvidos, Exercícios de classe e Exercícios propostos — foram revistas e ampliadas, o que lhe possibilitará melhor compreensão, assimilação e fixação dos conteúdos estudados. Diversas Leituras, intercaladas ao texto, relacionam o conteúdo apresentado com o cotidiano e com outras matérias, contribuindo, assim, para a ampliação do conhecimento. Os experimentos da seção Faça você mesmopermanecem com o mesmo enfoque: você mesmo pode realizá-los, utilizando substâncias de uso comum e aparelhagens muito simples, e, a partir deles, desenvolver sua capacidade de observação, investigação, representação e comunicação.

Com esta obra, queremos ajudá-lo a assumir uma postura cada vez mais crítica quanto à utilização dos conhecimentos científicos e tecnológicos. Por isso, procuramos apresentar os princípios teóricos de modo que possam ser um esboço capaz de dar suporte para o entendimento da Química, associando-os a exemplos significativos para sua vida. Esperamos que, assim, você possa tomar decisões e assumir atitudes que contribuam para melhorar nossa saúde, nossa qualidade de vida, o planeta em que vivemos e a nós mesmos como seres humanos.

Os autores

UNIDADE 1 — Introdução ao estudo da Química, 12

Química, 12 Química: uma ciência experimental, 15

O processo da descoberta, 15 O método científico, 16 O local de trabalho do químico, 17

Exercícios de classe, 19 Exercícios propostos, 19 Conceitos fundamentais, 20

Matéria, 20 Energia, 20 Unidades de medida, 21

Exercícios resolvidos, 24 Exercícios de classe, 25 Exercícios propostos, 25 Exercícios de contexto, 26 Faça você mesmo: Determinação do volume de um sólido, 27

UNIDADE 2 — A matéria, 28

Constituição da matéria, 28

Teoria atômica de Dalton, 28

Classificação da matéria, 30

Substâncias, 30 Misturas, 30 Sistemas, 32

Exercícios de classe, 34 Exercícios propostos, 35 Exercícios de contexto, 36 Estados físicos da matéria, 37

Mudanças de estado físico, 37 Diagramas de mudança de estado físico, 38

Exercício resolvido, 39 Exercícios de classe, 40 Exercícios propostos, 41 Exercícios de contexto, 42 Processos de separação de misturas, 43

Análise imediata, 43 Leitura: Obtenção dos principais componentes do ar, 46

Análise cromatográfica ou cromatografia, 46

Exercício resolvido, 47 Exercícios de classe, 47 Exercícios propostos, 48 Faça você mesmo: Separação do sal da areia, 49

Para obter água de uma solução, 49

Transformações da matéria, 50

Fenômenos físicos e químicos, 50 Equações químicas, 51

Exercícios de classe, 51 Exercícios propostos, 52 Exercícios globalizantes, 52

UNIDADE 3 — A estrutura do átomo, 54

A descoberta do átomo, 54

A descoberta das partículas subatômicas, 54

Principais características do átomo, 57

Número atômico (Z), 57 Número de massa (A), 57 Elemento químico, 58 Íons, 58 Semelhanças atômicas, 59

Exercícios de classe, 61 Exercícios propostos, 62 Os novos modelos atômicos, 64

O modelo atômico de Böhr, 64 Os subníveis, 65 Distribuição eletrônica por subnível, 6

Exercício resolvido, 67 Exercícios de classe, 68 Exercícios propostos, 69 Faça você mesmo: Teste da chama, 70 Complemento: Modelo quântico, 71 Exercícios, 73

UNIDADE 4 — Tabela periódica, 75

Introdução: Bases da organização dos elementos, 75 Organização da tabela periódica, 7 Famílias ou grupos, 7

PARTE 1 QUÍMICA GERAL

AGB Photo Library

Períodos, 80 Localização na tabela periódica, 80 Classificação dos elementos, 81 Ocorrência dos elementos, 82

Exercício resolvido, 82 Exercícios de classe, 82 Exercícios propostos, 83 Propriedades periódicas e aperiódicas, 84

Propriedades periódicas, 84 Propriedades aperiódicas, 8

Exercício resolvido, 8 Exercícios de classe, 89 Exercícios propostos, 90 Exercícios globalizantes, 92

UNIDADE 5 — Ligações químicas, 94

Introdução, 94 Ligação iônica ou eletrovalente, 95

Determinação das fórmulas dos compostos iônicos, 97

Leitura:Dieta com baixo teor de sódio, 97 Exercício resolvido, 98 Exercícios de classe, 98 Exercícios propostos, 98 Exercícios de contexto, 9 Ligação covalente, 101

Características, 101 A ligação covalente e a tabela periódica, 102 Fórmulas químicas, 102

Ligação covalente dativa ou coordenada, 104

Características, 104

Exercício resolvido, 105 Exercícios de classe, 105

A ligação covalente e as propriedades de seus compostos, 106 Alotropia, 106

Leitura: A camada de ozônio, 107 Exercícios de classe, 109 Exercícios propostos, 110 Faça você mesmo: Diferenciação, pelo aquecimento, entre um composto iônico e um molecular, 1

Geometria molecular, 1 Exercício resolvido, 113 Exercícios de classe, 113 Exercícios propostos, 114 Faça você mesmo: Repulsão de pares eletrônicos, 114 Polaridade, 115

Polaridade das ligações, 115 Polaridade de moléculas, 116

Exercício resolvido, 118 Exercícios de classe, 118 Exercícios propostos, 119 As forças intermoleculares e os estados físicos, 120

Tipos de forças intermoleculares, 120

Leitura: Tensão superficial, 122

Forças intermoleculares e temperaturas de fusão e ebulição, 122 Polaridades, forças intermoleculares e solubilidade, 123

Leitura: Por que o gelo flutua?, 124 Exercício resolvido, 125 Exercícios de classe, 125 Exercícios propostos, 126 Faça você mesmo: O cinema e as forças intermoleculares, 128 Ligação metálica, 129

Formação de ligas metálicas, 129

Leitura: O ouro, 130 Exercícios de classe, 131 Exercícios propostos, 132 Sinopse das ligações químicas, 133 Exercícios globalizantes, 134

UNIDADE 6 — Funções inorgânicas, 136

Dissociação e ionização, 136

Conceito de ácido, base e sal pela teoria de Arrhenius, 138

Exercícios de classe, 139 Exercícios propostos, 139 Ácidos, 140

Nomenclatura dos ácidos, 140 Classificação dos ácidos, 142

Exercícios de classe, 144

Algumas propriedades dos ácidos, 144 Principais ácidos e suas aplicações, 146

Exercícios de classe, 149 Exercícios propostos, 150 Bases ou hidróxidos, 152

Nomenclatura das bases, 153 Classificação das bases, 153 Algumas propriedades das bases, 154

Exercícios de classe, 155

Principais bases e suas aplicações, 156

Exercícios de classe, 158 Exercícios propostos, 158 Faça você mesmo: “Sangue de diabo”, 160 Sais, 160

Nomenclatura dos sais, 161 Classificação dos sais, 162

Exercício resolvido, 163 Exercícios de classe, 163

Aplicações de alguns sais, 164

Exercícios de classe, 168

Obtenção de sais, 169

Exercícios de classe, 171 Exercícios propostos, 172 Exercícios de contexto, 174

5SUMÁRIO

Faça você mesmo: Estalactites e estalagmites, 176 Óxidos, 176

Nomenclatura dos óxidos, 177 Classificação dos óxidos, 177

Exercícios de classe, 180

Propriedades e aplicações de alguns óxidos, 181 Os óxidos e o ambiente, 182

Exercícios de classe, 186 Exercícios propostos, 188 Faça você mesmo: Chuva ácida, 190 Reações químicas, 191 Exercícios de classe, 193 Exercícios propostos, 193

Classificação das reações, 194

Exercícios de classe, 195

Condições para a ocorrência de reações químicas, 195

Exercícios de classe, 200 Exercícios propostos, 202 Faça você mesmo: Prata preta, 204 Exercícios globalizantes, 205

UNIDADE 7 — Relações de massa, 207

Massas dos átomos, 207

Unidade de massa atômica (u), 207 Constante de Avogadro ou número de Avogadro, 208 Mol: a unidade de quantidade de substâncias, 209 Massa molar (M), 210 Determinação da quantidade de substância = número de mol, 211

Exercício resolvido, 211 Exercícios de classe, 212 Exercícios propostos, 214

UNIDADE 8 — Estudo dos gases, 217

Introdução, 217 Características gerais dos gases, 217 Leitura: Medindo a pressão, 218 Leitura: Temperatura corporal, 219 Transformações gasosas, 220 Exercícios resolvidos, 2 Exercícios de classe, 223

Volume molar, 224 Lei de Avogadro, 225 Equação de estado dos gases perfeitos, 225 Exercícios resolvidos, 226 Exercícios de classe, 226 Exercícios propostos, 227 Misturas de gases, 230

Pressão parcial (Lei de Dalton), 230 Volume parcial (Lei de Amagat), 231

Exercícios resolvidos, 232 Exercícios de classe, 232 Exercícios propostos, 233 Complemento: Densidade dos gases/Difusão e efusão de gases, 234 Leitura: Dirigíveis, 235 Exercícios, 237

UNIDADE 9 — Estequiometria, 239

Introdução, 239 Tipos de fórmulas, 239

Fórmula percentual, 239 Fórmula mínima ou empírica, 240 Fórmula molecular, 241

Exercício resolvido, 243 Exercícios de classe, 243 Estequiometria das reações químicas, 244

Leis ponderais, 244

Exercícios de classe, 247

Relacionando quantidades, 247

Exercícios de classe, 249

Os coeficientes e a quantidade de substância (mol), 249

Exercícios de classe, 251 Exercícios propostos, 253 Reações no laboratório e na indústria, 258

Reagente em excesso e reagente limitante, 258

Exercícios de classe, 260

Reações químicas com substâncias impuras, 261

Exercícios de classe, 262

Rendimento de uma reação química, 263

Exercícios de classe, 264 Exercícios propostos, 264 Exercícios globalizantes, 267

SUMÁRIO6

UNIDADE 10 — Soluções. 270

Introdução, 270 Solubilidade e curvas de solubilidade, 271 Exercício resolvido, 273 Exercícios de classe, 274 Exercícios propostos, 275 Aspectos quantitativos das soluções, 277

Concentrações das soluções, 277 Relações entre C, τ, de !, 280

Exercício resolvido, 281 Exercícios de classe, 281 Exercícios propostos, 283

Diluição de soluções, 286 Mistura de soluções, 287

Exercícios resolvidos, 290 Exercícios de classe, 291 Exercícios propostos, 292 Complemento: Colóides, 294 Exercícios, 297 Faça você mesmo: Preparando colóides, 297

UNIDADE 1 — Propriedades coligativas, 299

Pressão máxima de vapor, 299

Pressão máxima de vapor e a temperatura de ebulição,300

Diagrama de fases, 301 Exercício resolvido, 302 Exercícios de classe, 302 Tonoscopia, ebulioscopia, crioscopia e osmose, 304

Tonoscopia ou tonometria, 304

Exercício resolvido, 305 Exercícios de classe, 306

Ebulioscopia e crioscopia, 307

Exercício resolvido, 307 Exercícios de classe, 308

Osmose e pressão osmótica, 309

Exercício resolvido, 310 Exercícios de classe, 310 Exercícios propostos, 311 Complemento: Aspectos quantitativos, 315 Exercícios, 316 Faça você mesmo: Estudando a temperatura de ebulição, 317

UNIDADE 12 — Termoquímica, 318

Introdução, 318 Poder calórico dos alimentos, 318 Exercício resolvido, 319 Exercícios de classe, 320 Exercícios de contexto, 321 Processos exotérmicos e endotérmicos, 322 Entalpia, 323 ∆H em reações exotérmicas, 323

∆H em reações endotérmicas, 323

∆H nas mudanças de estado físico, 324

Exercícios de classe, 325 Equações termoquímicas, 326

Entalpia padrão, 326 Equação termoquímica, 326

Exercícios de classe, 327

Calor ou entalpia das reações químicas, 328

Exercício resolvido, 331 Exercícios de classe, 332 Exercício resolvido, 334 Exercícios de classe, 335 Lei de Hess, 335 Exercício resolvido, 337 Exercícios de classe, 338 Exercícios propostos, 339 Faça você mesmo: Medindo variações de energia, 343

UNIDADE 13 — Óxido-redução, 344

Introdução, 344 Número de oxidação (Nox), 345

Regras para a determinação do Nox, 345 Variação do Nox nas reações de óxido-redução, 347

Exercícios de classe, 348 Balanceamento das equações das reações de óxido-redução, 349 Leitura: Metais, 350 Exercício resolvido, 352 Exercícios de classe, 353 Exercícios propostos, 353 Exercícios de contexto, 355

PARTE 2 FÍSICO-QUÍMICA

(Parte 1 de 7)

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