Química Aplicada ao Ambiente

1. CET: ESTTQA-TMR1 Química Aplicada ao Ambiente Classificação da Matéria e Medições Valentim M B Nunes Unidade Departamental de Engenharias Instituto Politécnico de Tomar, Fevereiro,2014

2. QUÍMICA Química Engenharia Química Química Nuclear Física Física Geologia Medicina Engenharia do Ambiente Ciência dos Geoquímica Bioquímica Materiais Agricultura Biologia Astronomia Química: a Ciência Central

3. Conceitos básicos 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.

4. Classificação da matéria Transformações físicas: a identidade das substâncias não é alterada. Transformações químicas: formação ou quebra de ligação química.

5. 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

6. Elementos

7. Tabela Periódica

8. Estados da matéria Todas as substâncias podem, em princípio, existir em três estados de agregação: sólido, liquido ou gás.

9. Medição A 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…

10. Unidades do Sistema Internacional (SI) Unidadesderivadas: exº volume (m3); força (N); energia (J), etc.

11. Prefixos do SI

12. Volume A unidade derivada do SI para volume é o m3. Os químicos trabalham normalmente com volumes mais pequenos. Uma outra unidade comum, não SI, é o litro.

13. Densidade A equação para a densidade é:

14. 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?

15. Algarismos Significativos A contagem de algarismos significativos faz-se da esquerda para a direita, pelo primeiro algarismo diferente de zero. Eis alguns exemplos: 145  3 algarismos significativos 1.006  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 10 e – ordem de grandeza

16. Algarismos Significativos Soma 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: Em cálculos intermédios mantêm-se mais algarismos. Valores exactos não devem ser considerados! 0.7x2.00 = 1.4 = 1 13.256/1.30 = 10.1969… = 10.2 2.8x4.5039 = 12.61092 = 13 Etc..

17. Definições associadas à medição

18. Exactidão e precisão Exactidão – 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: 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:

19. Método do factor unitário Para converter entre unidades na resolução de problemas químicos usaremos a análise dimensional ou o chamado método do factor unitário. Em geral usamos a relação: Factor unitário! Exemplo: Converter a densidade da água 0.998 g/mL em kg/m3 (SI)

20. 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.