Grade 11
  1. Conceitos básicos de química  1.1. Importância da Química  1.2. Natureza e escopo da química  1.3. leis da combinação química  1.3.1. Lei da conservação da massa  1.3.2. Lei das proporções definidas  1.3.3. Lei das proporções múltiplas  1.3.4. Lei dos volumes gasosos  1.3.5. Lei de Avogadro  1.4. Teoria atômica de Dalton  1.5. Conceito de mol e massa molar  1.6. Composição percentual  1.7. Fórmula empírica e molecular  1.8. Estequiometria e Cálculos Estequiométricos  1.9. Conceito de reagente limitante
  2. Estrutura do átomo  2.1. Descoberta do elétron, próton e nêutron  2.2. Modelo Atômico  2.2.1. Modelo de Thomson  2.2.2. Modelo de Rutherford  2.2.3. Modelo de Bohr  2.3. Modelo mecânico quântico do átomo  2.4. Dupla natureza da matéria e da radiação  2.5. Princípio da Incerteza de Heisenberg  2.6. Números quânticos  2.7. Orbitais atômicos e suas formas  2.8. Configuração eletrônica dos elementos  2.9. Princípio de Aufbau  2.10. Princípio da exclusão de Pauli  2.11. Regra da máxima multiplicidade de Hund  2.12. Hipótese de de Broglie  2.13. Efeito fotoelétrico
  3. Classificação dos elementos e periodicidade nas propriedades  3.1. Desenvolvimento histórico da tabela periódica  3.2. Lei Periódica Moderna e Tabela Periódica  3.3. Tendências periódicas em propriedades  3.3.1. Raio Atômico e Iônico  3.3.2. Entalpia de ionização  3.3.3. Entalpia de ganho de elétrons  3.3.4. Eletronegatividade  3.3.5. Valência  3.3.6. Propriedades Metálicas e Não Metálicas  3.3.7. Estados de oxidação  3.4. Propriedades Incomuns dos Primeiros Elementos
  4. Chemical Bonding and Molecular Structure  4.1. Abordagem de Kossel–Lewis para ligação química  4.2. Ligação iônica ou eletrovalente  4.3. Ligação covalente e suas características  4.4. Parâmetros de ligação  4.5. Teoria VSEPR  4.6. Teoria do enlace de valência  4.7. Hibridização e seus tipos  4.8. Teoria do orbital molecular  4.8.1. Ordem de ligação e estabilidade  4.9. Ligação de hidrogênio
  5. Estados da matéria  5.1. Forças intermoleculares  5.2. Leis dos Gases  5.2.1. Lei de Boyle  5.2.2. Lei de Charles  5.2.3. Lei de Avogadro  5.2.4. Lei de Dalton das pressões parciais  5.2.5. Lei de Graham da difusão  5.3. Equação do Gás Ideal e Aplicações  5.4. Gases reais e desvios do comportamento ideal  5.5. Teoria cinética molecular dos gases  5.6. Liquefação de gases  5.7. Propriedades dos Líquidos  5.8. Tensão superficial e viscosidade
  6. termodinâmica  6.1. Sistema e ambiente  6.2. Tipos de sistemas em termodinâmica  6.3. Tipos de procedimentos  6.4. Primeira lei da termodinâmica  6.5. Energia interna e entalpia  6.6. Capacidade calorífica e calor específico  6.7. Lei de Hess da soma constante de calor  6.8. Entalpia de dissociação de ligação  6.9. Entalpia de formação e combustão  6.10. Entalpia de solução e neutralização  6.11. Espontaneidade e a segunda lei da termodinâmica  6.12. Energia livre de Gibbs e suas aplicações
  7. Equilíbrio  7.1. O conceito de equilíbrio  7.2. Constante de equilíbrio e suas aplicações  7.3. Princípio de Le Chatelier  7.4. Equilíbrio iônico em soluções  7.5. Teoria de Ácidos e Bases  7.5.1. Conceito de Arrhenius  7.5.2. Conceito de Bronsted-Lowry  7.5.3. Conceito de Lewis  7.6. Escala de pH e pOH  7.7. Efeito do íon comum  7.8. Hidrólise de sais  7.9. Soluções tampão e seu mecanismo de ação  7.10. Equilíbrio de solubilidade de sais pouco solúveis
  8. Reações Redox  8.1. Conceitos de Oxidação e Redução  8.2. Número de oxidação e suas aplicações  8.3. Reações redox em termos de transferência de elétrons  8.4. Balanceamento de reações redox (métodos do número de oxidação e íon-elétron)  8.5. Tipos de reações redox  8.6. Células Eletroquímicas e Reações Redox
  9. Hidrogênio  9.1. Posição do Hidrogênio na Tabela Periódica  9.2. Isótopos do hidrogênio  9.3. Preparação de Hidrogênio  9.4. Propriedades do Hidrogênio  9.5. Hidratos e sua classificação  9.6. Água e água pesada  9.7. Peróxido de hidrogênio e suas propriedades  9.8. Usos do Hidrogênio e Seus Compostos
  10. Elementos do bloco s (metais alcalinos e alcalino-terrosos)  10.1. Elementos do Grupo 1 - Propriedades e Tendências  10.2. Elementos do Grupo 2 - Propriedades e Tendências  10.3. Unusual properties of lithium and beryllium  10.4. Compostos importantes de sódio e seus usos  10.5. Compostos Importantes de Magnésio e Cálcio
  11. Alguns elementos do bloco p  11.1. Introdução Geral aos Elementos do Bloco p  11.2. Elementos do Grupo 13  11.2.1. Boro e seus compostos  11.3. Grupo 14 Elementos  11.3.1. Carbono e seus alótropos  11.3.2. Compostos Importantes de Carbono e Silício
  12. Química Orgânica - Alguns Princípios e Técnicas Básicas  12.1. Classificação e Nomenclatura de Compostos Orgânicos  12.2. Representação estrutural de compostos orgânicos  12.3. Classificação das reações orgânicas  12.4. Efeitos Eletrônicos em Química Orgânica  12.4.1. Efeito indutivo  12.4.2. Efeito de ressonância  12.4.3. Hiperconjugação  12.5. Mecanismo de reação e espécies intermediárias  12.6. Purificação e análise qualitativa de compostos orgânicos
  13. Hidrocarbonetos  13.1. Hidrocarbonetos  13.1.1. Preparação e Propriedades dos Alcenos  13.2. alceno  13.2.1. Preparação e Propriedades dos Alcenos  13.2.2. Reações de adição eletrofílica  13.3. Alcinos  13.3.1. Preparação e Propriedades dos Alcinos  13.4. Aromatic hydrocarbons  13.4.1. Estrutura e propriedades do benzeno  13.4.2. Reações de substituição eletrofílica do benzeno
  14. Química Ambiental  14.1. Poluição Ambiental  14.2. Poluição atmosférica e o efeito estufa  14.3. Poluição da água e métodos de tratamento  14.4. Poluição do solo e seus efeitos  14.5. Resíduos industriais e seu tratamento  14.6. Estratégias para controle da poluição

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Hidrocarbonetos


Alcanos são um grupo fundamental de hidrocarbonetos. Hidrocarbonetos são compostos orgânicos que consistem inteiramente de átomos de hidrogênio e carbono. Entre os diferentes tipos de hidrocarbonetos, os alcanos são os mais simples. Eles também são conhecidos como hidrocarbonetos saturados porque contêm ligações simples conectando todos os átomos de carbono. Esta estrutura simples é uma das razões pelas quais eles servem como a espinha dorsal de muitos compostos químicos e estão envolvidos em numerosas reações químicas.

Estrutura dos alcenos

A fórmula geral de um alcano é C n H 2n+2. Esta fórmula reflete o fato de que para qualquer número inteiro n existem n átomos de carbono e 2n + 2 átomos de hidrogênio. O alcano mais simples é o metano, composto por um átomo de carbono e quatro átomos de hidrogênio, representado como CH 4.

Vamos imaginar alguns alcenos:

Metano (CH4)

O alcano mais simples, contendo um átomo de carbono e quatro átomos de hidrogênio.

H | H — C — H | H

Etano (C 2 H 6)

Consiste em dois átomos de carbono e seis átomos de hidrogênio:

HH | | H — C — C — H | | HH

Propano (C 3 H 8)

Consiste em três átomos de carbono e oito átomos de hidrogênio:

HHH | | | H — C — C — C — H | | | HHH

Propriedades dos alcenos

Alcanos são conhecidos por terem propriedades físicas e químicas únicas. Fisicamente, eles são geralmente moléculas apolares porque possuem uma distribuição uniforme de carga. Devido a esta apolaridade, os alcanos são insolúveis em água mas solúveis em solventes orgânicos como hexano ou éter.

Os alcanos têm pontos de ebulição relativamente baixos em comparação com outros compostos orgânicos de tamanho semelhante. O ponto de ebulição dos alcanos aumenta à medida que o número de átomos de carbono aumenta. Esta tendência é atribuída ao aumento das forças de van der Waals com o aumento do tamanho da molécula.

Além disso, alcanos ramificados têm pontos de ebulição mais baixos do que seus isômeros de cadeia reta com o mesmo número de átomos de carbono. Isto ocorre porque a ramificação reduz a área de superfície disponível para interações de van der Waals.

Reações químicas dos alcenos

Os alcanos participam de uma ampla variedade de reações químicas, embora geralmente sejam menos reativos do que outros tipos de hidrocarbonetos devido às suas ligações C–C e C–H estáveis. Algumas reações comuns envolvendo alcanos são as seguintes:

Combustão

Os alcanos queimam facilmente, reagindo com oxigênio para formar dióxido de carbono, água e energia. Esta reação é altamente exotérmica e é a base para seu uso como combustível.

C n H 2n+2 + (3n+1)/2 O 2 → n CO 2 + (n+1) H 2 O

Reação de substituição

Os alcanos podem sofrer reações de substituição com halogênios na presença de luz UV, correspondendo a uma reação em que um ou mais átomos de hidrogênio são substituídos por átomos de halogênio.

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl

Isomerismo nos alcenos

Isomerismo é um conceito fascinante no campo da química, onde compostos com a mesma fórmula têm diferentes arranjos estruturais. Nos alcanos, isomerismo ocorre principalmente em hidrocarbonetos com quatro ou mais átomos de carbono. Por exemplo, butano (C 4 H 10) pode existir como dois isômeros estruturais diferentes:

  • n-butano - uma estrutura de cadeia reta.
  • Isobutano - uma estrutura de cadeia ramificada.

n-butano (C4H10)

HHHH | | | | H — C — C — C — C — H | | | | HHHH

Isobutano (C4H10)

H | H — C — H | | H — C — H | H

Nomeação dos alcenos

O sistema de nomenclatura da União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) fornece diretrizes sistemáticas para nomear alcanos. Cada alcano é nomeado com base no número de átomos de carbono que contém seguido pelo sufixo '-eno'. Alguns alcanos básicos e seus nomes são os seguintes:

  • Metano: C1
  • Etano: C2
  • Propano: C3
  • Butano: C4
  • Pentano: C5
  • Hexano: C6
  • Heptano: C7
  • Octano: C 8
  • Nonano: C9
  • Decano: C10

Para alcenos mais complexos com estruturas ramificadas, os substituintes (ou grupos laterais) são nomeados e numerados para indicar sua posição na cadeia principal de carbono. A cadeia contínua mais longa de átomos de carbono determina o nome base do composto. Os números são atribuídos começando na extremidade mais próxima da cadeia de carbono para garantir o menor número possível para as localizações dos substituintes.

Produção e aplicações dos alcenos

Os alcanos são tipicamente extraídos de fontes naturais como o petróleo e o gás natural. O processo de refino envolve separar e converter componentes do petróleo bruto para produzir vários compostos hidrocarbonetos. Destilação fracionada e craqueamento catalítico são métodos comuns usados para processar alcanos em refinarias.

Os alcanos desempenham papéis importantes na vida cotidiana e em aplicações industriais. Eles são usados como materiais de partida para a síntese de uma ampla gama de combustíveis, lubrificantes e produtos químicos. Por exemplo, o propano é um componente principal no gás liquefeito de petróleo (GLP), amplamente utilizado em aquecimento, cozinha e aplicações automobilísticas. Vários alcanos de cadeia mais longa também são usados na fabricação de velas, ceras e lubrificantes devido à sua natureza não reativa.

Impacto ambiental dos alcenos

Embora os alcanos tenham aplicações práticas importantes, sua combustão pode contribuir para problemas ambientais. A queima de alcanos libera gases de efeito estufa, como o dióxido de carbono, que contribuem para as mudanças climáticas. Além disso, a combustão incompleta de alcanos pode produzir monóxido de carbono, um composto tóxico prejudicial tanto para a saúde quanto para o meio ambiente.

A conscientização ambiental e as medidas regulatórias visam reduzir o impacto climático dos alcanos promovendo tecnologias de combustão limpa e fontes de energia alternativas. A introdução de conversores catalíticos em veículos e limites de emissão em processos industriais são esforços para reduzir os gases poluentes contribuídos pela combustão dos alcanos.

Conclusão

Os alcanos são um dos grupos mais simples, mas fundamentais de hidrocarbonetos, com propriedades únicas e amplas aplicações. Compreender sua estrutura, comportamento em reações químicas e uso em cenários práticos destaca sua importância tanto na química quanto em vários setores industriais. Garantir o uso sustentável dos alcanos enquanto se minimizam os impactos ambientais permanece um foco importante de pesquisa contínua e desenvolvimento tecnológico.


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