NO 2 - Leila da Gama

Pré-enem
2014
Atmosfera
Atmosfera é a camada gasosa ao redor da Terra.
Hidrosfera
Hidrosfera é a parte líquida da Terra que corresponde a cerca de 80% da superfície.
A água dos oceanos apresenta uma grande variedade de sais dissolvidos, constituindo-se em
fonte principal de obtenção de vários elementos, como bromo, magnésio, sódio, cloro, etc.
Os sais dissolvidos correspondem a 3,3% da água dos oceanos.
ÁGUA
Substância formada por moléculas muito
pequenas que apresenta propriedades
singulares. A vida em nosso planeta surgiu
e se desenvolveu graças a ela.
• FÓRMULA MOLECULAR = H2O
• FÓRMULA CENTESIMAL = H11,1% O88,9%
• FÓRMULA ESTRUTURAL =
TIPOS DE ÁGUAS
1. Água potável: é o tipo ideal para o consumo, é fresca e sem
impurezas;
2. Água poluída: é a água suja ou contaminada, isto é, contém
impurezas, micróbios, vírus;
3. Água doce:é a água dos rios, lagos e das fontes;
4. Água salgada: é a que contém muitos sais dissolvidos, como por
exemplo a água do mar;
5. Água destilada: é constituída unicamente por moléculas de água,
não há nenhuma substância dissolvida;
6. Águas minerais: são denominadas assim porque contêm uma
grande quantidade de sais minerais dissolvidos. Possui cheiro e
sabor característicos. Podem ser: salobra, termal, gaseificada,
alcalina, acídula, etc.
PROPRIEDADES
DA ÁGUA
POLARIDADE
• A molécula de água é
fortemente polar, ou seja,
apresenta uma distribuição
eletrônica heterogênea e
sofre orientação na
presença de um campo
elétrico externo. O
experimento ao lado mostra
o desvio ocorrido em um
filete de água quando esta é
escoada através de um tubo
capilar próximo a um bastão
eletricamente carregado.
POLARIDADE
• O oxigênio, sendo mais eletronegativo,
atrai os elétrons, formando um pólo
negativo. Cada hidrogênio formará um
pólo positivo.
FORÇA ATRATIVA
• As moléculas da água encontram-se fortemente atraídas
e apresentam um caso extremo de interação dipolodipolo denominado LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO. As
ligações de hidrogênio ocorrem exclusivamente entre
moléculas muito polares, que apresentam ligações com
alta diferença de eletronegatividade (H ligado a Flúor,
Oxigênio ou Nitrogênio).
DILATAÇÃO ANÔMALA
• A água líquida não apresenta um arranjo organizado. Ao
congelamento, forma-se uma estrutura hexagonal, com
espaços vazios no seu interior. Isso provoca o aumento
do volume e a consequente diminuição da densidade,
fazendo com que o gelo flutue na água.
SOLVENTE UNIVERSAL
“Semelhante dissolve semelhante”.
•
A água dissolve tanto substâncias iônicas como substâncias
moleculares polares.
•
A dissolução de uma substância iônica em água consiste na
dissociação iônica dos cristais. Por exemplo, o cloreto de sódio
libera os íons Na+ e Cl – em água. Os oxigênios (polos negativos)
exercem atração sobre os cátions Na+, e os hidrogênios (polos
negativos) exercem atração sobre os ânions cloreto. As moléculas
de água que envolvem os íons são chamadas ÁGUA DE
SOLVATAÇÃO.
PONTO DE EBULIÇÃO
•
•
O diagrama abaixo mostra os pontos de ebulição dos compostos
formados pelo hidrogênio com os elementos do grupo 16 da tabela
periódica. A ordem crescente de ponto de ebulição deveria ser a
ordem crescente de massas molares. Observe que a água tem um PE
bem mais elevado que os demais compostos.
[H2O (M=18), H2S (M=34), H2Se (M=81), H2Te (M=130)]
PRESSÃO DE VAPOR
• A água é um líquido pouco volátil, pois apresenta baixa pressão de
vapor, devido à forte atração que ocorre entre as moléculas.
• A pressão de vapor de um líquido aumenta com a elevação da
temperatura.
• Um líquido entra em ebulição à temperatura na qual a pressão de
vapor se iguala à pressão exercida sobre sua superfície, ou seja, à
pressão atmosférica. A 100°C, a pressão de vapor da água é igual a
1 atm (760 mmHg).
TENSÃO SUPERFICIAL
• É uma grandeza que mede a resistência ao aumento da superfície
(espalhamento).
• As moléculas que estão no interior do líquido são atraídas por todas
as moléculas vizinhas, enquanto as moléculas da superfície são
atraídas apenas pelas moléculas que estão embaixo e ao lado. Isso
cria uma película na superfície da água. A tensão superficial da
água é a maior de todos os líquidos e explica a forma esférica de
suas gotas.
CARÁTER ANFÓTERO
A água pode atuar como ácido (doando H+) ou como
base (recebendo H+) de Brönsted-Lowry, caracterizando
um duplo comportamento (caráter anfótero).
Na equação abaixo, a água está atuando como base,
pois está recebendo H+ do ácido clorídrico.
HCl + H2O  H3O+ + Cl–
ácido
base
Na equação a seguir, a água está atuando como ácido,
pois está doando H+ para a amônia.
NH3 + H2O  NH4+ + OH–
base
ácido
TRATAMENTO DE ÁGUA
Água bruta → captação → gradeamento
→ desarenação → coagulação e
floculação → decantação → filtração →
cloração → fluoretação → adição de cal
→ Água tratada
Litosfera
Litosfera é a parte sólida da Terra
com cerca de 6.500 km de raio. A
parte mais externa, que
corresponde a uma espessura de
aproximadamente 30 km, é
chamada de crosta terrestre.
Carbono
CO2 – gás carbônico
Natural: respiração dos seres vivos.
Ação do homem: queima de combustíveis fósseis.
CH4 – metano
Natural: decomposição de matéria orgânica.
Ação do homem: pecuária e depósito de lixo.
CONSEQUÊNCIAS DA AÇÃO DO HOMEM:
aquecimento global.
Principais Reações
respiração
CH2O + O2
carboidrato
CO2 + H2O
fotossíntese
Decomposição de matéria orgânica:
(C6H10O5)n + n H2O  3n CO2 + 3n CH4
celulose
Ciclo do Carbono
Nitrogênio
NOX – óxido nítrico (NO) e dióxido de nitrogênio (NO2)
Natural: descargas de relâmpagos.
Ação do homem: queima de combustíveis.
N2O – óxido nitroso
Natural: quimiodesnitrificação do solo.
Ação do homem: uso de fertilizantes na agricultura.
CONSEQUÊNCIAS DA AÇÃO DO HOMEM: aquecimento
global, chuva ácida e depleção da camada de ozônio.
Principais Reações
Provocadas por raios e relâmpagos na atmosfera:
N2 + O2  NO ou NO2
N2 + 3 H2  2 NH3
Fritz Haber
Em 1908, o químico alemão Fritz
Haber publicou o primeiro
trabalho sugerindo a
possibilidade técnica da síntese
da amônia a partir do nitrogênio e
do hidrogênio atmosféricos. Dez
anos depois ele ganharia o
Prêmio Nobel de Química por
esta descoberta.
O proceso de Haber é uma
reação entre o nitrogênio e
o hidrogênio para
produzir amoníaco.
Esta reação é catalisada com
o ferro, sob as condições de 200
atmosferas de pressão e uma
temperatura de 450ºC.:
Ciclo do Nitrogênio
Enxofre
SO2 – dióxido de enxofre
Natural: erupções vulcânicas.
Ação do homem: queima de carvão mineral e óleo
diesel, refino de petróleo e metalurgia.
H2S – gás sulfídrico
Natural: atividade anaeróbica de bactérias.
Ação do homem: emissões industriais e queima de
biomassa.
CONSEQUÊNCIAS DA AÇÃO DO HOMEM: chuva
ácida e poluição atmosférica (smog fotoquímico).
Chuva ácida (pH < 5) o material depositado pela água da
chuva pode causar a acidificação do solo e liberação de
metais tóxicos, provocando graves efeitos sobre ecossistemas
terrestres e aquáticos. Além dos danos ecológicos, a chuva
ácida corrói o concreto, o cimento e as estruturas de ferro.
queima de combustíveis fósseis:
S (s) + O2 (g)  SO2 (g)
oxidação do SO2 :
SO2 (g) + ½ O2 g)  SO3 (g)
reação com a água:
SO3 (g) + H2O (l)  H2SO4 (aq)
smog fotoquímico
Ciclo do Enxofre
INDICADORES DE pH
São ácidos orgânicos
fracos que apresentam
diferente coloração
conforme o pH do meio.
A faixa de viragem é o intervalo de pH no
qual ocorre a mudança de cor.
Nesse intervalo a cor é intermediária.
Azul de bromotimol
amarelo
0
verde
6,0
7,6
azul
14
+
H
HA

A
+
COR 2
COR 1
meio ácido
meio básico
Em meio ácido, há aumento de [H+] e o equilíbrio se desloca
para a esquerda, predominando a cor 1.
Em meio básico, o OH consome H+, formando água e
retirando hidrogênio do equilíbrio. Há deslocamento para a
direita e o indicador apresenta a cor 2.
Escala de pH
A hortênsia tem flores rosa ou azuis dependendo
do pH do solo. Em solos ácidos as flores são
azuis, enquanto que em solos alcalinos são rosa.
ENERGIA QUÍMICA
Apesar de todos nós termos a percepção do que
é Energia, é difícil apresentar uma definição
precisa.
A Energia Química está presente nas ligações
químicas. Existem ligações pobres e ricas em
energia. A água é um exemplo de molécula com
ligações pobres em energia. A glicose é uma
substância com ligações ricas em energia.
Tipos de energia
Quais as energias envolvidas nos
processos químicos?
- A energia térmica
resultante da combustão.
- A energia elétrica
resultante das reações
de transferência de
elétrons das pilhas.
Os sistemas que contêm
energia armazenada e a
podem transferir para
outros sistemas designamse por “fontes de energia”
sendo estas subdivididas
em Energias Renováveis
(inesgotáveis) e Energias
Não-Renováveis.
CICLO DE ENERGIA
Antes de se transformar em calor, frio, movimento ou
luz, a energia sofre um percurso mais ou menos
longo de transformação, durante o qual uma parte é
desperdiçada e a outra, que chega ao consumidor,
nem sempre é devidamente aproveitada.
Etanol
Biodiesel
RENOVÁVEIS
biocombustíveis
Biogás
Carvão vegetal
Bio-óleo
Carvão mineral
combustíveis fósseis
Petróleo
Gás natural
NÃO-RENOVÁVEIS
combustíveis nucleares
Urânio
Plutônio
REAÇÕES DE COMBUSTÃO
TOTAL:
composto orgânico + O2
+4
 CO2 + H2O + ENERGIA
PARCIAIS:
composto orgânico + O2
+2
 CO + H2O + ENERGIA
monóxido de carbono
composto orgânico + O2
zero
 C + H2O + ENERGIA
negro-de-fumo
Recursos Renováveis
Biocombustíveis
ETANOL
O álcool corresponde a um líquido transparente, com
cheiro forte e sem cor, cuja característica principal é a
capacidade de ser queimado, ou seja, é um líquido
inflamável.
O etanol é mais conhecido por álcool etílico, e é produzido por
fermentação a partir da cana de açúcar. O processo consiste em
fermentar a cana de açúcar pela ação de bactérias e fungos.
C6H12O6
ces
saccharomi
 


2 CH3– CH2 – OH + 2 CO2
BIODIESEL
O Biodiesel é fabricado a partir de fontes
renováveis (sementes de girassol, soja,
mamona), é um combustível que emite menos
poluentes que o diesel e pode ser usado em
carros e qualquer outro veículo com motor
diesel.
É obtido através da transesterificação de óleos e gorduras.
ÓLEO OU GORDURA + ÁLCOOL  GLICEROL + BIODIESEL
O
CH 2
CH
O
O
C
R
O
C
R
CH 2
+
3 CH 3
CH 2
O
C
óleo ou gordura
CH
O
OH
+
3
R
C
O
O
CH 2
OH
OH
R
etanol
CH 2
CH 2
OH
glicerol
biodiesel
CH 3 .
BIOGÁS
Biogás é um tipo de mistura gasosa de dióxido de carbono e metano
produzida naturalmente em meio anaeróbico pela ação de bactérias em
matérias orgânicas, que são fermentadas dentro de determinados limites
de temperatura, teor de umidade e acidez.
Pode ser produzido artificialmente com o uso de um equipamento chamado
biodigestor anaeróbico.
(C6H10O5)n + n H2O  3n CO2 + 3n CH4
A matéria-prima usada
na produção do biogás é
de origem orgânica, são
aproveitados materiais
como esterco (humano e
de animais), palhas,
bagaço de vegetais e
lixo.
CARVÃO VEGETAL
O carvão vegetal é produzido a partir da lenha pelo processo de
carbonização ou pirólise. Ao contrário do que aconteceu nos países
industrializados, no Brasil, o uso industrial do carvão vegetal continua
sendo largamente praticado.
O Brasil é o maior produtor mundial
desse insumo energético. No setor
industrial (quase 85% do consumo),
o ferro-gusa, aço e ferro-ligas são os
principais consumidores do carvão
de lenha, que funciona como redutor
(coque vegetal) e energético ao
mesmo tempo. O setor residencial
consome cerca de 9% seguido pelo
setor comercial com 1,5%,
representado por pizarias, padarias
e churrascarias.
carvoaria
BIO-ÓLEO
A obtenção do bio-óleo a partir de óleos vegetais ou gorduras ocorre
pelo processo de craqueamento térmico e/ou catalítico. Esse processo
consiste na quebra das moléculas do óleo ou da gordura, levando à
formação de uma mistura de hidrocarbonetos, semelhantes ao diesel
convencional, e de compostos oxigenados.
Recursos Não-renováveis
CARVÃO MINERAL
Na formação do carvão
mineral ocorre, através dos
milênios, um enriquecimento
no teor de carbono.
Dependendo do teor de
carbono, resultado do tempo
de fossilização, o carvão
mineral é subdividido em
quatro grupos: turfa, linhito,
hulha e antracito.
CARVÃO MINERAL - Hulha
Destilação seca
FRAÇÃO GASOSA – CH4, CO, H2  COMBUSTÍVEL
FRAÇÕES LÍQUIDAS:
Polar  ÁGUAS AMONIACAIS  FERTILIZANTES
Apolar  ALCATRÃO  mistura de compostos
aromáticos (benzeno, tolueno, xilenos, fenóis,etc)
FRAÇÃO SÓLIDA – C coque (puro)  AÇO
PETRÓLEO
O petróleo é uma mistura oleosa,
inflamável, menos densa que a água, com
cheiro característico e de cor variando
entre o negro e o castanho escuro.
Embora objeto de muitas
discussões no passado, hoje temse como certa a sua origem
orgânica, sendo uma combinação
de moléculas de carbono e
hidrogênio.
PETRÓLEO
Destilação
Fracionada
GÁS NATURAL
O gás natural é uma mistura
de hidrocarbonetos leves
encontrada no subsolo na qual
o metano tem uma participação
superior a 70 % em volume. A
composição do gás natural
pode variar bastante
dependendo de fatores relativos
ao campo em que o gás é
produzido, processo de
produção, condicionamento,
processamento, e transporte.
CH4 e C2H6
gasoduto
URÂNIO e PLUTÔNIO
Energia nuclear consiste no uso
controlado das reações nucleares
para a obtenção de energia para
realizar movimento, calor e
geração de eletricidade.
A fissão nuclear do urânio é a
principal aplicação civil da
energia nuclear.
Fissão Nuclear é a quebra do
núcleo de um átomo instável em
dois menores e mais leves
A grande vantagem de uma Central Térmica Nuclear é
a enorme quantidade de energia que pode ser gerada,
ou seja, a potência gerada, para pouco material usado
(o urânio).
Os maiores problemas de produção de energia por
meio de combustão são:
 Combustível fóssil não é renovável;
 O aproveitamento da energia é pequeno (baixa
eficiência);
 Poluição ambiental severa promovendo problemas
sérios para a saúde e bens materiais.
Poder Calorífico
É a quantidade de calor que pode produzir 1kg de
combustível, quando este entra em combustão com
excesso de ar e gases de descarga são resfriados até o
ponto de ebulição da água.
Poder Calorífico (25ºC e 1 atm) em kJ por grama
H2
120
Gás Natural
50
GLP (gás de cozinha)
45,6
Gasolina
44,5
Diesel
42,5
Etanol
26,7
Metanol
18,1
Porque é o Hidrogênio considerado o
combustível do futuro?
O Hidrogênio é considerado um combustível limpo, pois sua combustão produz
apenas água e energia.
Não havendo quaisquer emissões de partículas, monóxido de carbono, dióxido
de carbono (CO2), óxidos de nitrogênio (NOx) e óxidos de enxofre (SOx), que
são responsáveis por problemas ambientais tais como chuvas ácidas,
problemas respiratórios e pelo aquecimento global do planeta.
Um quilo de hidrogênio possui
aproximadamente a mesma
energia que 3,5 litros de petróleo
ou 2,1 quilos de gás natural ou 2,8
quilos de gasolina.
Desvantagens no uso do Hidrogênio
 Obtenção – por eletrólise da água ou a partir de combustíveis fósseis.
A eletrólise irá despender maior energia do que aquela que poderemos retirar
mediante as células de combustível.
 Armazenamento - O hidrogênio líquido está a -253ºC, de forma que
precisa de muita energia para se liquefazer e manter frio, o que torna o
processo bastante caro, e menos eficiente energeticamente.
Para termos alguma autonomia, precisamos um depósito de elevadas
dimensões, capaz de suportar elevadas pressões e baixas temperaturas.
PROGRAMA DO ENEM
A litosfera como fonte de recursos materiais: propriedades
das rochas, minérios e minerais, seus usos e implicações
sócioeconômicas.
• Compreender as propriedades e usos de rochas e minerais
(óxidos, enxofre, sulfetos, sulfatos, fosfatos, carbonatos e
silicatos), como materiais de construção e como fontes para
obtenção de outros materiais, nos sistemas produtivo, agrícola e
industrial.
• Compreender os processos de mineração e produção de
metais, como o ferro, alumínio e cobre e suas ligas e seus usos
na sociedade.
• Avaliar a produção, os usos e consumo pela sociedade de
materiais e substâncias obtidos da litosfera.
OBTENÇAO DE
METAIS A PARTIR DE
SEUS MINÉRIOS
1ª ETAPA
2ª ETAPA
Metalurgia: fontes dos elementos
Metais encontrados no estado nativo
são aqueles que apresentam potencial
de redução positivos.
Bauxita: Al2O3
FERRO
ALUMÍNIO
Eletrólise ígnea da
alumina