NOTAS 3º ANO

NOTAS 2º ANO

NOTAS 1º ANO

RESUMOS 3º ANO

3º BIMESTRE FUNÇÕES ORGÂNICAS OXIGENADAS

Os grupos funcionais oxigenados estão presentes numa infinidade de compostos de grande importância biológica, como por exemplo: nos açúcares, no amido dos cereais, nos óleos dos vegetais e na gordura dos animais. Presente também nas bebidas alcoólicas, essências, perfumes, plásticos, fibras têxteis sintéticas, produtos de limpeza e produtos para automóveis (álcool, glicerina e etilenoglicol).

As funções oxigenadas são compostos ternários de Carbono, Hidrogênio e Oxigênio. Entre elas estão os álcoois, enóis, fenóis, aldeídos, cetonas, ácidos carboxílicos, éteres e derivados dos ácidos carboxílicos. Elas representam uma família enorme e muito diversificada de compostos orgânicos. Isto acontece porque, depois do Carbono e do Hidrogênio, o Oxigênio é o elemento químico de maior presença nos compostos orgânicos.

ÁLCOOIS (R–OH)

São compostos orgânicos com o grupo funcional –OH (hidroxila ou oxidrila) ligado a carbono saturado (possui apenas ligações simples).

Os álcoois estão presentes nas bebidas alcoólicas, como combustível para automóveis, como solvente na produção de loções, gel, perfumes e desodorantes, nas limpezas domésticas. Fazem parte também dos álcoois, a glicerina presente em sabões, cosméticos, aditivos alimentares  (panetone), usada nos pneus de carros, o etilenoglicol usado como aditivo para carros (anticongelante de radiadores), os açúcares, como sacarose, glicose, frutose, lactose, maltose, o amido presente na batata, milho, trigo, a celulose (papel), nos óleos e gorduras.

CLASSIFICAÇÃO DOS ÁLCOOIS

- QUANTO AO NÚMERO DE HIDROXILAS:

• Monoálcool ou monol: possui apenas 1 OH;

• Diálcool ou diol: possui 2 OH;

(etilenoglicol - aditivo para radiadores de carros)

• Triálcool ou triol: possui 3 OH.

(glicerina ou glicerol)

Os álcoois apresentam normalmente um grupo OH (hidroxila) por carbono.

- QUANTO AO TIPO DE CARBONO:

• Álcool primário: ligado a carbono primário;

• Álcool secundário: ligado a carbono secundário;

• Álcool terciário: ligado a carbono terciário.

 NOMENCLATURA

PREFIXO + INFIXO + OL

metanol

etanol

propan-2-ol

4-metil-pentan-2-ol

3,3-dimetil-butan-1-ol

3-metil-ciclo-hexan-1-ol

butano-1,3-diol

3-metil-but-3-en-1-ol

ENÓIS (R–OH)

São compostos orgânicos com o grupo funcional –OH (hidroxila ou oxidrila) ligado a carbono insaturado (possui ligação dupla). Os enóis são muito instáveis, ou seja, não existem isolados e sim em uma mistura com um aldeído (equilíbrio aldo-enólico) ou com uma cetona (equilíbrio ceto-enólico).

 FENÓIS OU HIDROXIBENZENOS (Ar–OH)

São compostos orgânicos com o grupo funcional –OH (hidroxila ou oxidrila) ligado a anel aromático.

Os Fenóis são usados na fabricação de plásticos, corantes, perfumes, explosivos, desinfetantes como a creolina (solução aquosa, alcalina, da mistura de cresóis) e o lisol (emulsão de cresóis em sabão). Na natureza existem também vários compostos que apresentam o grupo –OH, característicos dos fenóis como o eugenol (essência de cravo da índia, usado como anti séptico bucal), a vanilina (essência de baunilha, usada na fabricação de doces e sorvetes) e o timol (essência de tomilho).

CLASSIFICAÇÃO DOS FENÓIS

- QUANTO AO NÚMERO DE HIDROXILAS:

• Monofenol: possui apenas 1 OH;

• Difenol: possui 2 OH;

• Trifenol: possui 3 OH.

NOMENCLATURA

RAMIFICAÇÃO + BENZENOL (oficial)

benzenol (fenol ou hidroxi-benzeno)

3-metil-benzenol (3-metil-fenol ou 3-metil-hidroxi-benzeno)

benzeno-1,2-diol (2-hidroxi-fenol ou 1,2-dihidroxi-benzeno)

benzeno-1,2,4-triol (2,4-dihidroxi-fenol ou 1,2,4-trihidroxi-benzeno)

ALDEÍDOS (R–CHO ou Ar–CHO)

São compostos orgânicos com o grupo funcional aldoxila ou formilaligado a carbono primário de cadeia aberta, alicíclica ou anel aromático.

Os aldeídos estão presentes na emissão dos poluentes dos automóveis à álcool e quando o organismo metaboliza o álcool; no formol para conservação de tecidos e cadáveres; nos odores característicos da amêndoa, da canela e do limão.

NOMENCLATURA

PREFIXO + INFIXO + AL

metanal

etanal

3-metil-butanal

CETONAS (R–CO–R₁ , Ar–CO–Ar₁ ou R–CO–Ar)

São compostos orgânicos com o grupo funcional carbonila
ligado a carbono secundário de cadeia aberta, alicíclica ou anel aromático.

As cetonas estão presentes na acetona e aparece também em compostos naturais, como essências e perfumes, extraídos de vegetais e animais como a essência de jasmim.

NOMENCLATURA

PREFIXO + INFIXO + ONA

propanona

butanona

pentan-2-ona

2-metil-ciclo-hexanona

ÁCIDOS CARBOXÍLICOS (R–COOH ou Ar–COOH)

São compostos orgânicos com o grupo funcional carboxila

ligado a carbono primário de cadeia aberta, alicíclica ou anel aromático.

Os ácidos carboxílicos estão presentes no vinagre, no veneno das formigas e em diversos tipos de odores como o cheiro de manteiga rançosa, queijo roquefort, cheiro característico dos animais, cheiro do suor e sebo das pessoas.

NOMENCLATURA

ÁCIDO + PREFIXO + INFIXO + OICO

ácido etanoico

ácido  propanoico

ácido 3-metil-butanoico

OUTRAS FORMAS DE NOMENCLATURAS PARA ÁCIDOS CARBOXÍLICOS, ALDEÍDOS, ÁLCOOIS E CETONAS

Para os ácidos carboxílicos e aldeídos utilizam-se os seguintes prefixos referentes a 1, 2 3 e 4 carbonos.

1 Carbono - form                                                           2 Carbonos - acet

3 Carbonos - propion                                                   4 Carbonos - butir

ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

ÁCIDO + PREFIXO + ICO

ácido fórmico (presente no veneno das formigas)

ácido acético (responsável pelo aroma e sabor do vinagre)

ácido  propiônico (presente na gordura de animais)

ácido butírico (odor da manteiga rançosa)

ALDEÍDOS

PREFIXO + ALDEÍDO

formaldeído (formol)

acetaldeído

propionaldeído

butiraldeído

ÁLCOOIS

ÁLCOOL + GRUPO ORGÂNICO (metil, etil) + ICO

álcool metílico (combustível de alta performance)

álcool etílico (álcool e combustível comum)

álcool isopropílico (álcool na limpeza de cabeçotes de áudio e vídeo)

CETONAS

CETONA + GRUPO ORGÂNICO (metil, etil) + ICA + e + GRUPO ORGÂNICO (metil, etil) + ICA

(os grupos devem aparecer em ordem alfabética e se os grupos  forem iguais, escreve o nome do grupo uma só vez, antecedido pelo prefixo di)

cetona dimetílica (acetona)

cetona etílica e metílica (etil vem antes de metil)

ÉTERES (R–O–R₁, Ar–O–Ar₁ ou R–O–Ar)

São compostos orgânicos de cadeia heterogênea (heteroátomo) com o grupo funcional

ligado a cadeia aberta, alicíclica ou anel benzênico.

O éter comum era utilizado antigamente como anestésico, atualmente é empregado como solvente apolar na extração de óleos, gorduras, essências e perfumes de fontes vegetais ou animais.

(GRUPO MENOR)         +                        (GRUPO MAIOR)

(PREFIXO + OXI)          +            (PREFIXO + INFIXO + O)

metoxi-etano (éter metílico e etílico)

1-metoxi-propano (éter metílico e propílico)

ÉSTERES (R–COO–R₁, Ar–COO–Ar₁ ou R–COO–Ar)

São compostos orgânicos com o grupo funcional

Obtido pela reação de esterificação entre ácidos carboxílicos e álcoois. 

Os ésteres são substâncias usadas como flavorizantes (sabor + aroma) como o aroma de laranja, abacaxi, morango, damasco, etc. também é usado como solventes em esmaltes de unhas.

PREFIXO + INFIXO + OATO + DE + GRUPO ORGÂNICO + A

 etanoato de isobutila

butanoato de butila

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2º BIMESTRE REAÇÕES DE OXIRREDUÇÃO

O que significa a palavra oxidar?

Somente o ferro que se oxida?

Existem várias mudanças em que se ocorre uma oxidação como por exemplo:

• Produção do vinagre;
• Combustão do gás metano;
• Processo da fotossíntese;
• Metabolismo da glicose.

O Nox (número de oxidação) de um elemento químico pode ser definido como a carga que um átomo teria se ambos os elétrons, em cada ligação, fossem considerados pertencentes ao elemento mais eletronegativo.

Existem 3 tipos de espécies químicas:

• Substância simples (Cl2);
• Substância composta (HClO3);
• Íons (Cl1-, CO32-).

Substância simples: nox = 0.

Substância composta:

- Metais alcalinos (família 1A) e Ag: nox = +1;

- Metais alcalinos terrosos (família 2A) e Zn: nox = +2;

- Al: nox = +3;

- S: nox = -2 (compostos binários, com S à direita);

- Família 7A: nox = -1 (compostos binários, com elemento à direita);

- H: nox = +1 (não metais) e nox = -1 (metais);

- O: nox = -2 (óxidos), nox = -1 (peróxidos), nox = -1/2 (superóxidos) e nox = +1 ou +2 (ligado ao F).

Íons simples: nox = carga do próprio íon.

OBSERVAÇÕES:

• A soma dos nox de uma substância composta é igual a zero;
• A soma dos nox de um íon composto é igual a carga do íon;
• Nox mínimo: é a carga que o elemento necessita para atingir o octeto;
• Nox máximo: é a carga que o elemento adquire quando perde todos os elétrons da última camada. O nox máximo coincide com o n.° do grupo.

Reações de oxirredução são reações que ocorrem com transferência de elétrons.

Oxidação: doa elétrons (aumenta o nox);

Redução: recebe elétrons (reduz o nox);

Agente oxidante (sofre redução): é a espécie química presente nos reagentes que age causando a oxidação de algum elemento;

Agente redutor (sofre oxidação): é a espécie química presente nos reagentes que age causando a redução de algum elemento.

ELETROQUÍMICA

O que é a corrente elétrica que circula em um fio metálico?

Hoje sabemos que é um fluxo (movimento ordenado) de cargas elétricas que transitam pelo fio e que esse fluxo pode realizar certo trabalho, como acender uma lâmpada, movimentar um motor, etc.

Como se produz corrente elétrica?

Há dois processos principais:

• pelos geradores elétricos, que transformam energia mecânica em energia elétrica;
• pelas pilhas e baterias, que transformam energia química em energia elétrica.

A matéria é constituída de partículas eletricamente carregadas; assim, não é surpreendente que seja possível converter a energia química em energia elétrica e vice-versa. O estudo desses processos de interconversão é uma parte importante da físico-química, denominada eletroquímica, que tem por objetivo em grande parte, o estudo da relação entre a energia elétrica e a transformação química.

A eletroquímica é baseada em dois processos de transformação:

• reações de substâncias (reações de oxirredução) capazes de “gerar” energia elétrica (pilhas, acumuladores, baterias);
• uso da energia elétrica para transformar as substâncias (eletrólise). 

Esquematicamente temos:

Existem várias aplicações práticas da eletroquímica, como:

- As pilhas são largamente utilizadas em rádios, gravadores, calculadoras, brinquedos e equipamentos;

- Acumuladores e baterias são muito empregados na indústria automobilística;

- A eletrólise nos permite obter uma série de produtos industriais importantes, como: produtos químicos de alta pureza para pesquisas, produtos de laboratório químico para análises e matéria-prima para fabricação de outros produtos de maior complexidade.

CELAS GALVÂNICAS (PILHAS E BATERIAS)
PILHA DE DANIELL

Uma cela galvânica ou pilha é um dispositivo que permite a interconversão de energia química em elétrica.

A pilha de Daniell foi construída pelo cientista inglês John Daniell em 1836.

Oxidação: Zn⁰ à Zn²⁺_(aq) + 2e^-

Redução: Cu²⁺_(aq) + 2e^- à Cu⁰

Reação global: Zn⁰ + Cu²⁺_(aq) à Zn²⁺_(aq) + Cu⁰

FORÇA ELETROMOTRIZ (fem) OU DIFERENÇA DE POTENCIAL (ddp - ΔE°)

Toda reação que envolve transferência de elétrons, apresenta uma força eletromotriz (fem) ou diferença de potencial (ddp ou ΔE°). Para cada semirreação existe um potencial baseado no potencial de referência que é dado para a semirreação do hidrogênio (E° = 0 V).A tabela de potencial-padrão de eletrodo (em volts) foi construída considerando uma solução de concentração 1 mol/L à 25°C e 1 atm de pressão.

DE° = E°red. (maior) – E°red. (menor)

Para a pilha de Daniell:

E°_{red. (Zn)} = - 0,76 V

E°_{red. (Cu)} = + 0,34 V

ΔE° = E°_red.(maior) – E°_red.(menor)

ΔE° = 0,34 – (- 0,76)

ΔE° = 0,34 + 0,76

ΔE° = 1,10 V

ΔE° > 0 (reação espontânea - pilhas e baterias).

ΔE° < 0 (reação não espontânea - eletrólise).

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1º BIMESTRE EQUILÍBRIO QUÍMICO

Muitas reações ocorrem completamente, ou seja, até que pelo menos um dos reagentes seja totalmente consumido. Um exemplo desse tipo de reação é a que acontece quando queimamos um palito de fósforo.

Existem sistemas, no entanto, em que as reações direta e inversa ocorrem simultaneamente. Esses sistemas são denominados reversíveis e acontece tanto em processos químicos como em processos físicos.

Um exemplo de processo reversível é o que ocorre com a água líquida contida num frasco fechado. Nesse sistema, temos moléculas de água passando continuamente do estado líquido para o de vapor e do de vapor para o líquido.

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DE UMA REAÇÃO EM EQUILÍBRIO QUÍMICO

• Um equilíbrio químico é atingido quando a velocidade da reação direta se iguala com a velocidade da reação inversa;

• No equilíbrio químico as concentrações dos reagentes e produtos se mantem constantes;

• O equilíbrio químico é macroscopicamente estático, ou seja, ao atingir o equilíbrio visualmente é como se a reação parasse de acontecer;

• O equilíbrio químico é microscopicamente dinâmico, ou seja, ao atingir o equilíbrio a reação continua acontecendo, porém com velocidade e concentração constantes.

Imagine uma experiência em que 1,00 mol de CO e 1,00 mol de NO₂ fossem colocados em um recipiente fechado, de 1 litro de capacidade, e mantido à temperatura constante de 600 °C. Nesse instante inicial da experiência, teríamos [CO] = 1,00 mol/L, [NO₂] = 1,00 mol/L e ainda não teríamos CO₂ nem NO.

Iniciada a reação, imagine que, com o passar do tempo, fossem obtidos os dados da tabela abaixo, na qual os valores indicados são as concentrações em mol/L de cada substância em cada instante mencionado (note que os valores da tabela seguem a estequiometria da reação):

Veja que, dos 40 min aos 60 min, as concentrações não mudam — dando a entender que, a partir desse ponto, a reação atingiu o equilíbrio químico e as concentrações dos reagentes e dos produtos permanecerão inalteradas (constantes).

EQUILÍBRIOS HOMOGÊNEOS E HETEROGÊNEOS

Equilíbrio homogêneo: reagentes e produtos estão em uma mesma fase, formando um sistema homogêneo.

Equilíbrio heterogêneo: reagentes e produtos estão em mais de uma fase, formando um sistema heterogêneo.

CONSTANTE DE EQUILÍBRIO EM FUNÇÃO DAS CONCENTRAÇÕES (K_c ou K_e)

A constante de equilíbrio (K_c ou K_e) varia somente com alteração da temperatura.

ESPONTANEIDADE DE UMA REAÇÃO

Uma reação é tanto mais favorecida (mais espontânea), ou seja, tende a formar maior quantidade de produto a uma certa temperatura quanto maior for o valor da sua constante de equilíbrio nessa temperatura.

• K_c > 1, a concentração dos produtos é maior que a concentração dos reagentes, indicando que a reação direta prevalece sobre a reação inversa;
• K_c < 1, a concentração dos reagentes é maior que a concentração dos produtos, indicando que a reação inversa prevalece sobre a reação direta;

GRAU DE EQUILÍBRIO

Essa porcentagem nos dá a ideia de quanto a reação caminhou, ou seja, qual foi a extensão (ou rendimento) da reação. Fazendo-se uma analogia com um trecho que percorremos numa estrada, temos:

CONSTANTE DE EQUILÍBRIO EM FUNÇÃO DAS PRESSÕES PARCIAIS (K_p)

Na expressão de equilíbrio em função das pressões parciais (K_p) somente entram as substâncias gasosas. Assim como no K_c o K_p varia somente com alteração da temperatura.

DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO (PRINCÍPIO DE LE CHATELIER)

Deslocamento de equilíbrio é toda e qualquer alteração da velocidade da reação direta ou da reação inversa, provocando modificações nas concentrações das substâncias e levando o sistema a um novo estado de equilíbrio. Quando um fator externo (perturbação) age sobre um sistema em equilíbrio, este se desloca, procurando minimizar a ação do fator aplicado (lei ou princípio de Le Chatelier). Resumidamente, podemos dizer que o sistema é contra aquele fator externo aplicado sobre aquele sistema em equilíbrio. Os fatores externos que podem deslocar um equilíbrio químico são:

• Alteração das concentrações de um ou mais participantes do equilíbrio;
• Alteração da pressão total sobre o sistema;
• Alteração da temperatura do sistema.

EFEITO DA CONCENTRAÇÃO

• adicionando qualquer participante, o equilíbrio se desloca no sentido de consumi-lo (tendendo a minimizar o efeito da adição);
• retirando qualquer participante, o equilíbrio se desloca no sentido de recolocá-lo (tendendo a minimizar o efeito da retirada).

EFEITO DA PRESSÃO

• o aumento da pressão total desloca o equilíbrio no sentido de menor volume, pois a redução no volume minimiza o efeito da pressão aplicada;
• a redução da pressão total desloca o equilíbrio no sentido de maior volume, pois o aumento de volume minimiza a redução da pressão.

EFEITO DA TEMPERATURA

A temperatura, além de provocar deslocamento do equilíbrio, é o único fator responsável por alterações na constante de equilíbrio K_c ou K_p.

• aumento da temperatura desloca o equilíbrio no sentido da reação endotérmica, ou seja, ΔH > 0 (absorve calor).
• diminuição da temperatura desloca o equilíbrio no sentido da reação exotérmica, ou seja, ΔH < 0 (libera calor).

EQUILÍBRIO QUÍMICO EM SOLUÇÕES DE ELETRÓLITOS (ÁCIDOS E BASES)

Soluções aquosas de ácidos e bases também são encontradas na situação de equilíbrio. Como acontece em qualquer equilíbrio, aqui também serão definidos um grau de equilíbrio (α) e uma constante de equilíbrio (K_a, no caso dos ácidos ou ainda K_b, no caso das bases).

LEI DA DILUIÇÃO DE OSTWALD

No final do século XIX, Friedrich Wilhelm Ostwald, químico de origem russo-germânica, deduziu pela primeira vez uma expressão matemática relacionando a constante de ionização (K_a, ou K_b), a concentração em mol/L (M) e o grau de ionização (a) para monoácidos e monobases.