Cloreto de Sódio e Eletrólise

      Cloreto de Sódio e sua importância para a saúde humana

O Cloreto de Sódio contém dois elementos (sódio e cloro) de alta importância para o equilíbrio eletrolítico e tonicidade do meio extracelular. Participam ainda de inúmeras reações.

A solução de Cloreto de Sódio a 0,9%, que leva o nome de soro ou solução fisiológica, é usada na reposição das perdas de água e sódio. As situações mais comuns são as expoliações por diarréia de grande porte, vômitos, queimaduras extensas e sudoreses anormais.

Anvisa - Agência de Vigilância Sanitária

Somente o sal que contiver teor igual ou superior a 20 miligramas até o limite máximo de 60 miligramas de iodo por quilograma de produto será considerado próprio para o consumo humano.

Porque consumir iodo?

A carência crônica de iodo pode levar a retardo mental, atingindo tanto o feto como o recém-nascido, prolongando-se pela fase escolar, adolescência e fase adulta, levando as crianças a terem baixo rendimento escolar, dificuldade de adaptação social, incapacidade relativa de trabalho na vida adulta e mesmo a sérios problemas de escolaridade e aquisição de novos conhecimentos.

A carência de iodo causa uma alteração na glandula tireódie chamada bócio endêmico, é o que mais chama a atenção tanto de leigos como de médicos, por ser facilmente visível e notado à distância.
De longa data sabe-se que o bócio é uma das alterações devidas a carência iódica mas, atualmente, considera-se que é fenômeno de menor conseqüência médica para o indivíduo.

ELETRÓLISE

Cerca de 80% do sal produzido é destinado a uso industrial e oprocesso de eletrolise é um método responsável pela obtenção de várias substâncias importantes, como cloro, hidróxido de sódio, hidrogênio. Na eletrólise, o pólo onde ocorre redução é o negativo e o pólo onde ocorre oxidação é o positivo.

Eletrólise da salmoura

Semi-reação anódica (eletrodo positivo) – oxidação

2Cl^1-(aq)è Cl₂(g) + 2é

Semi-reação catódica (eletrodo negativo) – redução

2H₂O(l) + 2é è H₂+ 2OH^1- (aq)

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ciclo biogeoquimico da água vídeo

Por que as reações químicas acontecem? (3º Ano)

ºTeoria das colisões
As moléculas dos reagentes estão em constante movimento. Quando são colocadas edm contato, ocorrem colisões entre elas. Essas colisões são responsáveis pela quebra das ligações nos reagentes e a formações dos produtos. Os choques entre as moleculas devem apresentar energia suficiente para que as ligações existentes entre os reagentes sejam rompidas e que novas moléculas sejam formadas. A teoria das colisões explica porque algumas reações são rápidas e outras lentas e como podemos intervir na rapidez de uma reação.
As reações são rápidas quando ocorrem muitas colisões com energia suficiente para quebrar as ligações dos reagente. As reações são lentas quando poucas colisões tem energia suficiente para quebrar as ligações dos reagentes.
Existem substâncias que são capazes de fazer com que uma reação ocorra mais rapidamente: são os catalisadores. Uma de suas caracteristicas é que eles não são consumidos durante a reação química, ou seja, terminada a transformação a transformação dos reagentes em produtos, o catalisador permanece inalterado.

Soluções (2º Ano)

Solubilidade
Porque um sólido se dissolve em um líquido?
Para que um sólido e um líquido formem uma solução é necessário que as interações entre soluto-solvente superem a intensidade das ligações entre as partículas do solvente e entre as particulas do soluto.
Solvente é o componente de maior concentração numa solução.
Soluto é o componente de menor concentração numa solução.
   

não é solução                     solução

Quando entre soluto e solvente não se estabdelece nenhuma interação não se forma solução. Exemplo: areia e água.

Numa solução, as moléculas da água(solvente) em constante movimento colidem com as moléculas do soluto e estabelece ligações entre as partículas do solvente-soluto. Exemplo: agua + sal(NaCl).

Solubilidade de alguns solutos

Substância	Formula	Solubilidade (g/100 g de água)
Cloreto de Magnésio	MgCl2	54,1
Sulfato de cálcio	CaSO4	6,8 x 10-2
Carbonato de Cálcio	CaCO3	1,3 x 10-3
Cloreto de Sódio	NaCl	36,0
Brometo de Sódio	NaBr	1,2 x 102
Sulfato de Magnésio	MgSO4	36

A extensão em que uma substância se dissolve em outra é expressa pela quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvida em certa quantidade de solvente em determinadas condições de temperatura e pressão.
Essa quantidade que é chamada de coeficiente de solubilidade, pode ser expressa em gramas/litro, porcentagem ou em mol/litro.
Gramas por litro
A concentração indica a quantidade de soluto em gramas presente em 1 litro de solução e tem como unidade gramas de soluto por litro de solução (g/L).
Exemplo
Colocamos 20 gramas de carbonato de sódio em um recipiente e adicionamos água até o volume atingir 2 litros. Como nesse volume há 20 gramas de soluto, a concentração dessa solução é de 10 g/.
Podemos calcular utilizando esta formula:
                 20g    -----   2 litros
                  x     -----     1 litro
20 x 1  =  10 g/L
    2
Exercício:
1) Determine a concentração em gramas/litro: 10 gramas de açúcar foram dissolvidos em água suficiente para formar 0,4 litro de solução.
Resolução:
                          10g  ------   0,400 L
                            x    ------    1 L
10  x  1 =  25 g/L
    0,4

2) Deseja-se preparar 250 mL de uma solução de hidróxido de sódio de concentração igual a 20 g/L. Que massa (quantidade) de hidróxido de sódio deve-se usar?
Resolução: 250 mL correspodente a 0,250 L
                              20 g  -------   1 L
                               x      -------   0,250 L
20  x  0,250 = 5 gramas
        1
Concentração em porcentagem
Essa unidade expressa a quantidade de soluto presente em 100 mL ou 100 gramas de solução. Exemplo:
   

Ácido acético no vinagre	4 a 6%
NaCl no soro fisiológico	0,9%
Cloro na água sanitária	2 a 2,5%

Exercícios:
1) Qual a massa de NaCl necessária para se preparar 500 mL de soro caseiro, sendo sua concentração 0,9%?
Resolução:
                              0,9% --------  100 mL
                                x      --------   500 mL
0,9  x  500 =  4,5 gramas 
      100
2) Qual a porcentagem em massa de um soluto de concentração 6 gramas em 400mL?

Resolução:

                                     6g  -------   400mL
                                      x   -------   100 mL

6 x 100 = 1,5 % 
   400
Cocentração em ppm (partes por milhão)

A unidade ppm significa quantas partes de um componente estão presentes em 1 milhão de partes da mistura. Ex: uma solução de concentração igual a 10 ppm significa que 10 g do soluto estão dissolvido em 1.000.000 (10⁶).

A legislação brasileira estabelece que a água, para ser potável pode conter no máximo 0,0002 mg/L de mercúrio. Como podemos converter essa concentração em ppm.?

Resolução:

               0,0002  ----   1 L

                 x        ----    1000000

0,0002 x 1000000 = 200 ppm

           1

Em 1.000.000 (10⁶) teremos 200 ppm.

Conceito de mol

Qual é a relação entre a proporção em massa e a proporção entre o número de partículas?

Como os átomos dos diferentes elementos têm massas diferentes, para que possa quantificar o número de partículas foi necessário estabelecer um padrão. Atualmente, o padrão adotado é o número de partículas contido em 0,012 kg do carbono 12. Esse número de partículas correspondente aproximadamente a 6,02 x 10²³ átomos (602 sextilhões). Assim, em 12 g (0,012 kg) de carbono há um mol de átomos desse elemento, ou seja, 6,02 x 10²³ átomos.

Exemplo:

               C(s)        +      O₂(g)      =è       CO₂

                                                      Δ

            1 mol de          1 mol de              1 mol de

             átomos           partículas            partículas

             12 g                    32g                    44 g

                     H₂ (g)        +      O(g)      ===è       H₂O

                                                             Δ

                1 mol de              1 mol de                 1 mol de

                partículas              átomos                  partículas

                     2 g                    16g                        18 g

A massa de uma substância que contém 1 mol de partículas é chamada massa molar.

Concentração em mol por litro (mol/L)

A concentração em mol por litro indica a quantidade de soluto em mol presente em 1 L de solução. Sua unidade é mol de soluto por litro de solução (mol/L).

Exemplo:

Colocamos 1 mol de açúcar em um recipiente e adicionamos água até o volume atingir 4 L. Para cada litro de solução há 0,25 mol de soluto.

Resolução:

             Temos 1,5 x 10²³ moléculas ( 0,25 x 6,0 x 10²³ moléculas) por litro de solução.

                                 1 mol   -----   4L

                                   X                 1L

1 x 1 = 0,25 mol/L

  4

Para calcular a concentração em mol por litro de uma solução fazemos as seguintes operações:

a)       Convertemos a massa do soluto medida em gramas em mol.

b)       Calculamos quantos mols de soluto está presente em 1 L da solução preparada.

Exercícios

1)       A concentração de uma solução de de cloreto de sódio é 0,3 mol/L. Qual o valor dessa concentração em g/L?

Resposta: massa de 0,3 mol de NaCl = 0,3 x 58,5 g = 17,55 g

                                                                          Mol

Concentração: 17,55g/L

2)       Calcule a concentração em quantidade de matéria das soluções de ácido sulfúrico de concentrações:

Dado: H₂SO₄  H(1 x 2 = 2) S= 32 O(16 x 4=64) total: 98

a) 146 g/L                        b) 9,8 g/L

resposta: 98 gè 1 mol

               146g è x                                                                                                                                                                                    

                                  x= 1,4897 + 1,50 mol

b)98g è 1 mol

   9,8 è 0,1 mol

Agua (2º Ano)

A agua é formada por um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio. Representação química:
H2O.
Polaridade
O oxigênio atrai os elétrons compartilhados com mais força que os hidrogênios, pois é mais eletronegativo. Esta polaridade na molécula da água influencia nas propriedades físicas, como temperatura de fusão e de ebulição mais altos que a maioria dos líquidos.
A água em seu estado natural é um líquido transparente, sem sabor e odor, é quimicamente neutra e possui a capacidade de dissolver um grande número de substâncias minerais, orgânicas, sólidas, líquidas e gasosas..
A água é a responsável pelo transporte de nutrientes até nossas células. O organismo humano é constituído de 70 a 85% de água.
PH da água (Potencial hidrogeniônico)
O pH da água é neutro, em torno de 7.
0------------------7----------------14
ácido                   neutro                 ácido
0 correspodente ao pH ácido.
7 é um pH neutro
14 corresponde ao pH base.
A densidade da água é 1 grama/cm3 a 4ºC. A temperatura de fusão é a 1 atmosfera é 0ºC e a temperatura de ebulição é 100ºC.

Catalisadores nas transformações químicas (3º ano)

As transformações químicas podem ter sua rapidez aumentada sem que seja necessário aumentar a temperatura, a superfície de contato, a concentração ou a pressão dos reagentes. Existem substâncias que aceleram as transformações químicas, sem serem consumidas nos processos em que estão envolvidas. Essas substâncias são chamadas catalisadores.
Exemplo de catalisadores
Enzimas
As enzimas são proteínas especializadas na catálise de reações biológicas. Todas as reações que caracterizam o metabolismo celular são catalisadas por enzimas. Como catalisadores celulares extremamente poderosos, as enzimas aceleram a velocidade de uma reação sem no entanto participar dela como reagente ou produto.
Reação ácido clorídrico com aluminio na presença de cobre.
É uma reação exotérmica e pode ser explosiva se realizada em um recipiente fechado, alé de liberar gases tóxicos. Neste caso o cobre é o catalisador da reação fazendo a reação acontecer com maior rapidez em comparação com a reação somente do alumínio com ácido clorídrico.
Catalisadores nos automóveis
Neste caso, os catalisadores são esferas dos metais paládio ou platina que são acopladas ao escapamento dos carros e que aceleram a transformação de alguns dos gases resultantes da queima dos combustíveis nos motores em outros gases menos poluentes. Como exemplo, podemos citar a transformação do monóxido de carbono (CO) em dióxido de carbono (CO2).

A atmosfera (3º ano)

                                    A atmosfera

A Terra está envolvida por uma camada de ar, denominada atmosfera, constituída por uma mistura gasosa cujos principais componentes são o oxigênio e o nitrogênio. A espessura dessa camada não pode ser perfeitamente determinada, porque, à medida que aumenta a altitude, o ar se torna muito rarefeito, isto é, com pouca densidade.                                                 

O ar, sendo composto por moléculas, é atraído pela força de gravidade da Terra e, portanto, tem peso. Se não o tivesse escaparia da Terra, dispersando-se pelo espaço. Devido ao seu peso, a atmosfera exerce uma pressão, chamada pressão atmosférica, sobre todos os objetos nela imersos.
Experiência idealizada pelo físico italiano Evangelista Torricelli:

                                    
  

Num tubo de vidro de 1 metro, o mercúrio nele contido escoa para o frasco até que o desnível atinja cerca de 76cm, que corresponde a uma coluna 760 mm de mercúrio ao nível do mar ou a 1 atmosfera (1 atm).

O Hg é usado devido a sua grande densidade o que acarreta uma coluna líquida de não muito grande (13,6 vezes menor  caso fosse uma coluna de água).
Pressão atmosférica - é a pressão exercida pela atmosfera num determinado ponto. É a força por unidade de área, exercida pelo ar contra uma superfície.

A pressão atmosférica diminui com o aumento da altitude. Isso ocorre porque o peso do ar sobre as camadas elevadas da atmosfera é menor do que aquele que age sobre as camadas mais baixas. Ao nível do mar, a pressão atmosférica é, em média, de 76 cm de mercúrio.

Variação da pressão atmosférica com a altitude:

Altitude (m)	Pressão (cm Hg) altura da coluna
0	76
1000	67
5000	41
10000	21

A pressão atmosférica é tanto menor quanto maior for a altitude do local.

Composição do ar atmosférico

Do ar atmosférico são obtidos os gases industriais nitrogênio, oxigênio, argônio, neônio, criptônio e xenônio, por meio de um processo chamado destilação fracionada.A primeira coisa a ser feita é a liquefação do ar atmosférico. Depois, a mistura liquefeita vai sendo aquecida e seus componentes são separados com base em suas temperaturas de ebulição.

Composição do ar atmosférico a pressão de 1 atm

Nitrôgenio         78,08%

Oxigênio           20,95%

Argônio             0,934%

Neônio             0,001818%

Hélio              0,0005239%

Hidrogênio     0,00005%

Xenônio          0,0000086%

Criptônio       0,0001139%

Ciclo do nitrogenio (3º Ano)

Ciclo do nitrogênio

O gás nitrogênio N₂ constitui 78% da atmosfera. O nitrogênio é o responsável pelo crescimento dos seres vivos e é a constituição básica das proteínas. Ao se alimentar de carne de qualquer animal ou de certos produtos vegetais, o organismo incorpora o nitrogênio das proteínas dessas fontes.  Como os animais também se alimentam primariamente de plantas, conclui-se que o início dessa cadeia alimentar está nos vegetais. O nitrogênio é pouco reativo e a maioria dos vegetais só obtém nitrogênio retirando-o do solo sob a forma de nitratos (NO3-) e sais de amônio (NH4+).

Temos vinte tipos de proteínas com a fórmula estrutural:

               COOH

                ׀

   H₂N ̶   C – H

                ׀                  

               R

       

A prática da agricultura requer solos sempre ricos nesses nutrientes (sucessivos cultivos em um mesmo terreno, ano após ano, acabam por exaurir sua reserva de nitratos e de outros nutrientes, sendo necessária a reposição), garantindo que as plantas possam alimentar-se.

O salitre (NaNO₃)  foi, até as primeiras décadas do século XX, a mais importante fonte de nitratos para o uso do homem. Era utilizado não apenas como fertilizante, mas também como matéria prima em indústrias. Pode-se destacar a indústria de explosivos. A pólvora, inventada na Idade Média, é mistura de salitre, enxofre e carvão. Muitos outros explosivos requerem nitratos (ou ácido nítrico, que era obtido a partir de nitratos) em sua fabricação. Não é difícil perceber a importância estratégica do salitre: em um cenário de guerra, o suprimento de alimentos e de explosivos é fator determinante para a vitória.

Por volta de 1900, o químico alemão Fritz Haber havia começado a estudar a reação de síntese da amônia. As observações de Haber mostraram que, quanto maior a pressão a que se submetessem os gases, maior seria o rendimento em amônia. Os compressores então disponíveis permitiam a obtenção de pressões de até 200 atmosferas (200 vezes a pressão de 1 atmosfera, que é a pressão a o nível do mar, chamada pressão normal).

Produção de amonia (3º Ano)

A amônia sendo um elemento pouco reativo depende de reações químicas na industria para produzir amônia (NH₃), em reatores, com sistema de pressão e temperatura.  A síntese (produção) da amônia indica que quanto maior a pressão no sistema maior o rendimento da reação.

                            N₂ + 3H₂   çè NH₃

Rendimento de uma reação é a relação entre a quantidade produzida e a prevista na estequiometria(previsão teórica).

Equilíbrio químico

São transformações químicas na qual produtos e reagentes coexistem e que estas quantidades podem ser modificadas dependendo das condições de pressão e temperatura a que este sistema é submetido.

         

	N2	3H2      çè	NH3	N2	3H2
	nitrogênio	Hidrogênio	Amônia	nitrogênio	hidrogênio
Previsto	100	300	200	0	0
Real	100	300	135	32,5	97,5

                

A pressão e temperatura no sistema possibilitou um rendimento da reação de 135 partes(67,5%), enquanto que a previsão teórica era de 200 partes (100%).

 A amônia, à temperatura ambiente e pressão atmosférica, é um gás tóxico, corrosivo na presença de umidade, inflamável, incolor, com odor muito irritante e altamente solúvel em água. É envasada e transportada em cilindros de aço como um gás liqüefeito sob sua própria pressão de vapor, 7,87 bar a 21.1 ºC.

A amônia é matéria prima para produzir fertilizantes, detergentes, germicidas, pigmentos, shampoo, náilon, explosivos, etc..

Fertilizantes nitrogenados

Alguns fertilizantes nitrogenados produzidos a partir da amônia

NH₃   ---------- + O₂--------+HNO₃-------------è NH₄NO₃  Nitrato de amônio

          ------------------------+ H₂SO₄------------è (NH₄)SO₄ Sulfato de Amonio

          ------------------------+CO₂---------------è (NH₂)₂CO  Uréia

          ----------+H₃PO₄------------è NH₄PO₄ e (NH₄)₂ PO₄ Fostato monoamonio e fostato diamonio

Vídeo: Fertilizantes