Professor Diego Leoni Franco

Curso: Biotecnologia
3º Período
1° Semestre de 2020
03/03/2021
 MOODLE

AULAS, LISTAS, ROTEIROS, NOTAS E COMUNICADOS

Chave da disciplina: GBT517DLF
Quartas-feiras
2 horários por semana
Aula

Quintas-feiras
1 horários por semana
Vídeo de prática

Quintas-feiras
2 horários por semana (Assíncronos)
Entrega de exercícios
 FREQUÊNCIA

Frequência: maior ou igual a 75 % APROVADO

Menor que 75 % REPROVADO
 OBJETIVOS

Dar ao aluno condições de compreender e aplicar os princípios

fundamentais envolvidos nos processos de interconversão de energia,
bem como calcular propriedades de fluidos puros. Analisar e interpretar
os fenômenos eletroquímicos e de superfície.
 EMENTA

➢ Termometria e calorimetria; a primeira lei da Termodinâmica ;

➢ Teoria cinética dos gases;
➢ Termoquimica e efeitos térmicos; a segunda lei da Termodinâmica;
➢ Propriedades da entropia e a terceira lei da Termodinâmica;
➢ Funções termodinâmicas derivadas;
➢ Equilíbrio em células eletrolíticas;
➢ Propriedades volumétricas de fluidos puros;
➢ Crioscopia, pressão osmótica; osmometria;
➢ Fenômenos de superfície.
 PROGRAMA

Unidade I - Introdução
Unidade II - A primeira Lei da Termodinâmica
Unidade III - A estrutura dos gases
Unidade IV - Propriedades volumétricas de fluidos puros
Unidade V - Efeitos térmicos
Unidade VI - A segunda Lei da Termodinâmica
Unidade VII - Propriedades termodinâmicas dos fluidos
Unidade VIII - Sistemas de composição variável - Equilíbrio Químico
Unidade IX - Soluções
Unidade X - Fenômenos de Superfície
DIA/MÊS MATÉRIA A SER LECIONADA
03/03/2021 Aula 1: Introdução ao curso, Fundamentos e Lei Zero da Termodinâmica
04/03/2021 Prática 1: Introdução ao laboratório e segurança de laboratório
10/03/2021 Aula 2: Primeira Lei da Termodinâmica; energia interna, trabalho e calor
11/03/2021 Prática 2: construção de um calorímetro a pressão constante
17/03/2021 Aula 3: Primeira Lei da Termodinâmica; entalpia e capacidade calorífica
18/03/2021 Prática 3: Calorímetro utilizado para calcular entalpia de neutralização
24/03/2021 Aula 4: Primeira Lei de Termodinâmica; Lei de Hess e funções de estado
25/03/2021 Prática 3: Calorímetro utilizado para calcular entalpia de solução limite
31/03/2021 Primeira prova teórica e prática
01/04/2021 Reposição de sexta-feira em todos os campi. Atividades desse dia foram incorporadas na
Primeira prova prática e prática dada no dia 31/03/2021
DIA/MÊS MATÉRIA A SER LECIONADA
07/04/2021 Aula 5: Gases ideais
08/04/2021 Prática 4: Bebedouro de Torricelli e determinação da massa molar de um gás
14/04/2021 Aula 6: Gases reais e modelo cinético
15/04/2021 Prática 5: Lei dos gases ideais
21/04/2021 FERIADO DE TIRADENTES
22/04/2021 Aula 7-1: Segunda Lei da Termodinâmica; entropia – parte 1
28/04/2021 Aula 7-2: Segunda Lei da Termodinâmica; entropia – parte 2
29/04/2021 Prática 6: Proposta de uma ideia prática para entropia (3 horários assíncronos)
05/05/2021 Aula 8: Terceira Lei da Termodinâmica; energia livre de Gibbs
06/05/2021 Prática 7 – Tensão superficial da água
12/05/2021 Aula 9: Fundamentos físico-químicos de equilíbrio químico
13/05/2021 Prática 6: Determinação do pKa do ácido acético
19/05/2021 Segunda prova teórica e prática
20/05/2021 Segunda prova prática e prática. Atividades desse dia foram incorporadas na segunda prova
prática e prática dada no dia 19/05/2021
 DIA/MÊS MATÉRIA A SER LECIONADA
26/05/2021Aula 10: Cinética
27/05/2021Prática 8: Determinação da ordem de reação
02/06/2021Aula 11: Transformações físicas
03/06/2021 FERIADO CORPUS CHRISTI
09/06/2021Aula 12: Fenômenos de superfície e misturas
10/06/2021Aula 13 – Propriedades coligativas
16/06/20213ª prova teórica e prática
3ª prova prática e prática. Atividades desse dia foram incorporadas na segunda prova prática e
17/06/2021
prática dada no dia 16/06/2021
1 ª Prova:
Dia 31/03 Pontos: 25
2ª Prova:
Dia 19/05 Pontos: 30
3ª Prova:
Dia 16/06 Pontos: 30

11 pontos de exercício em sala de aula para ser entregue ao professor

7 pontos de aulas práticas com participação e questionamentos

Quem perder alguma prova ela será realizada no dia 19/06 mediante
justificativa comprovada

➢ Alunos com nota > 60, APROVADOS

➢ Alunos com nota < 60, REPROVADOS
➢ Alunos com nota > 60, mas com frequência < 75 %, REPROVADOS por falta
Art. 174. O docente poderá, a seu critério e independentemente de
justificativas, conceder a avaliação fora de época ao discente, respeitados os
prazos de vista e revisão da atividade avaliativa, previstos por estas Normas.

Art. 175. Caso o discente tenha seu pedido de avaliação fora de época recusado
pelo docente, poderá requerer ao Colegiado de Curso outra avaliação em
substituição àquela a que esteve impedido de comparecer, no prazo de cinco
dias úteis a contar de sua realização, mediante justificativa documentada.

§ 1 o São considerados impedimentos para comparecer à avaliação:

I – exercícios ou manobras efetuadas na mesma data e hora, em virtude de
incorporação nos Núcleos de Preparação de Oficiais da Reserva (NPOR) (Lei no
4.375, de 17/8/64);
II – doença confirmada por atestado médico;
III – luto pelo falecimento de parentes; e
IV – qualquer outro fato relevante devidamente comprovado, a critério do
Colegiado de Curso.

§ 2 o Caso, por motivos de força maior, o discente não puder interpor o

requerimento no prazo fixado neste artigo, poderá requerer, em data posterior,
outra avaliação em substituição àquela em que esteve impedido de comparecer.

§ 3 o Caso o Colegiado de Curso defira o requerimento, o docente terá cinco

dias úteis para marcar a data de realização da avaliação.
 HORÁRIO DE ATENDIMENTO

Terças-feiras das 13:00 às 14:00 horas via

Microsoft Teams
 Bibliografia:
Alyn G. McFarland, Nora Henry. Chemistry. Physical Chemistry 2. ISBN 978-1-4718-5860-4,
Philip Allan, an imprint of Hodder Education, an Hachette UK company, Blenheim Court, George
Street, Banbury, Oxfordshire OX16 5BH, 2016. Acesso através do EBCHost do Sistema de
Bibliotecas da UFU.

N.B. Singh, Shiva Saran Das, A.K. Singh, Physical Chemistry II. ISBN (13) : 978-81-224-2940-4,
New Age International (P) Limited, Publishers 4835/24, Ansari Road, Daryaganj, New Delhi –
110002, 2009. Acesso através do EBCHost do Sistema de Bibliotecas da UFU.

George H. Duffey. Modern Physical Chemistry: a molecular approach. ISBN 0-306-46395-4,

Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York 233 Spring Street, New York, N.Y. 10013, 2000.
Acesso através do portal CAFE do períódicos CAPES.

14
 Bibliografia:
➢ Atkins, Peter.; Jones, Loretta. Princípios de Química.
Tradução Ricardo Bicca de Alencastro. 3.ed. São Paulo:
Bookman, 2007;
➢ ATKINS, P. & JONES, L. Físico-Química, Editora LTC,
Volumes 1 e 2, 8ª Ed, Rio de Janeiro, 2008
➢ CASTELLAN, G.W. Fisico Quimica, Livros Tecnicos e
Cientificos, vol .1, 1976.

15
Todo o material produzido e divulgado pelo(a) docente, como vídeos, textos, arquivos de voz,
etc., está protegido pela Lei de Direitos Autorais, a saber, a lei nº 9.610, de 19 de fevereiro de
1998, pela qual fica vetado o uso indevido e a reprodução não autorizada de material autoral
por terceiros. Os responsáveis pela reprodução ou uso indevido do material de autoria dos(as)
docentes ficam sujeitos às sanções administrativas e as dispostas na Lei de Direitos Autorais.

16
diegoleoni@ufu.br
A glicose pode ser utilizada por nosso organismo como reserva de energia
liberando cerca de 16 kJ de energia por mol formando água e dióxido de
carbono de acordo com a seguinte reação:
C6H12O6(s) --> CO2(g) + H2O(l)

Sabendo que a reação ocorreu de forma completa, a partir de 10 g de glicose,

em um recipiente de 5 litros, calcule quantos atm de pressão foram gerados
nesse recipiente (considerando que a temperatura é igual a 300 K e R =
0,082x10-3 L.atm.mmol-1.K-1)
Dados: MMC = 12 g.mol-1 MMH = 1 g.mol-1 MMO = 16 g.mol-1

MMglicose = 6(12) + 12(1) + 6(16) P = nRT

MMglicose = 180 g.mol-1 V
PV = nRT 180 g glicose – 1 mol P = 0,555 x 0,082x10-3x300
10 g glicose – x 5
x = 0,0555 mol
P = 2,7306x10-4
18
Conhecimento e interpretação de texto
A glicose pode ser utilizada por nosso organismo como reserva de energia
liberado cerca de 16 kJ de energia por mol formando água e dióxido de carbono
de acordo com a seguinte reação:
C6H12O6(s) --> CO2(g) + H2O(l)

Sabendo que a reação ocorreu de forma completa, a partir de 10 g de glicose,

em um recipiente de 5 litros, calcule quantos atm de pressão foram gerados
nesse recipiente (considerando que a temperatura é igual a 300 K e R =
0,082x10-3 L.atm.mmol-1.K-1)
Dados: MMC = 12 g.mol-1 MMH = 1 g.mol-1 MMO = 16 g.mol-1

MMglicose = 6(12) + 12(1) + 6(16) P = nRT

MMglicose = 180 g.mol-1 V
PV = nRT 180 g glicose – 1 mol P = 0,555 x 0,082x10-3x300
10 g glicose – x 5
x = 0,0555 mol
P = 2,7306x10-4
20
1 = 5
2 = 215
3 = 3215
4 = 43215
5 = ?

21
 Matemática e conversão de unidades
A glicose pode ser utilizada por nosso organismo como reserva de energia
liberado cerca de 16 kJ de energia por mol formando água e dióxido de carbono
de acordo com a seguinte reação:
C6H12O6(s) --> CO2(g) + H2O(l)

Sabendo que a reação ocorreu de forma completa, a partir de 10 g de glicose,

em um recipiente de 5 litros, calcule quantos atm de pressão foram gerados
nesse recipiente (considerando que a temperatura é igual a 300 K e R =
0,082x10-3 L.atm.mmol-1.K-1)
Dados: MMC = 12 g.mol-1 MMH = 1 g.mol-1 MMO = 16 g.mol-1

MMglicose = 6(12) + 12(1) + 6(16) P = nRT

MMglicose = 180 g.mol-1 V
PV = nRT 180 g glicose – 1 mol P = 0,555 x 0,082x10-3x300
10 g glicose – x 5
x = 0,0555 mol
P = 2,7306x10-4
22
 Planador de Gimli

Voo Air Canada 143 - 1983

Recente substituição do
Sistema Imperial pelo Sistema Métrico
Libra Kilograma

Recebeu 22300 Deveria ter

lb de 22300 kg de
combustível combustível

1 kg – 2,204 lb
x - 22300 lb
x =10117,67 kg

O avião estava apenas com a metade do

combustível!!!!!
 Calma, respira, não erre!
A crença do ferro

Emil von Wollf – valores nutricionais dos

alimentos – 1870
Espinafre
Secretaria digitou 27 mg de ferro / 100g
Só que era 2,7 mg de ferro / 100 g

Espinfare tem muito menos ferro que outros

alimentos como lentilhas e algas marinhas
 Conhecimento / Interpretação / Matemática / Conversão

A glicose pode ser utilizada por nosso organismo como reserva de energia
liberado cerca de 16 kJ de energia por mol formando água e dióxido de carbono
de acordo com a seguinte reação:
1C6H12O6(s) --> 6CO2(g) + 6H2O(l)

Sabendo que a reação ocorreu de forma completa, a partir de 10 g de glicose,

em um recipiente de 5 litros, calcule quantos atm de pressão foram gerados
nesse recipiente (considerando que a temperatura é igual a 300 K e R =
0,082x10-3 L.atm.mmol-1.K-1)
Dados: MMC = 12 g.mol-1 MMH = 1 g.mol-1 MMO = 16 g.mol-1

P = 333mmol x 0,082x10-3 L.atm.mmol-1.K-1 x 300K

MMglicose = 180 g.mol-1
5L
180 g glicose – 1 mol
1 mol glic – 6 mol CO2
10 g glicose – x
0,0555 mol – x P = 1,64 atm
x = 0,0555 mol
x = 0,333 mols CO2
0,0555 mol
x = 333 mmol CO2
26
 Telescópio Hubble
Lançado em 1990 com custo de 2,5 bilhões de dólares

Espelho primário – 2,2 micrômetros mais plano do que o planejado

Fotos todas distorcidas, manchadas e inúteis
Eric Chaisson – “derivam de uma miopia de engenharia, um claro e decidido
fracasso em atentar à conjuntura maior...lentes telescópicas manufaturadas
inadequadamente e mal testadas por engenheiros superconfiantes, sem uma
significativa assessoria técnica ou científica à parte do sigiloso empreiteiro”
 Conhecimento / Interpretação / Matemática / Conversão

A reação da combustão completa de 1 mol de propano (C3H8) no estado

líquido com 5 mols de gás oxigênio gerou como único produto gasoso, três
mols de CO2. Mesmo sabendo que o sistema estava fechado por completo
(sem perda de gases), explique porque só foi obtido no analisador de gases,
2,87 mols de CO2.

28
 Conhecimento / Interpretação / Matemática / Conversão

A reação da combustão completa de 1 mol de propano (C3H8) no estado

líquido com 5 mols de gás oxigênio gerou como único produto gasoso, três
mols de CO2. Mesmo sabendo que o sistema estava fechado por completo
(sem perda de gases), explique porque só foi obtido no analisador de gases,
2,87 mols de CO2.

1C3H8(l) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l)

29
 1,0 m – 100,0 cm
1,0 atm – 101325 Pa
5,0 m3 atm-1 h-1 cm3 Pa-1 s-1 1,0 h – 3600,0 s

Regra de três

1,0 m – 100,0 cm 5,0x106 cm3atm-1h-1 – x

(1,0 m)3 – (100,0 cm)3 101325 Pa –1,0 atm
1,0 m3 – 1,0x106 cm3 x = 1,0 atm x 5,0x106 m3atm-1h-1
101325 Pa
x = 49,0 cm3Pa-1h-1

5,0 m3atm-1h-1 – x 49,0 cm3Pa-1h-1 – x

1,0 m3 – 1,0x106 cm3 3600 s – 1,0 h
x = 1,0x106 cm3 x 5,0 m3atm-1h-1 x = 1,0 h x 49,0 cm3Pa-1h-1
1,0 m3 3600 s
x = 5,0x106 cm3atm-1h-1 x = 1,4x10-2 cm3Pa-1s-1

30
 1,0 m – 100,0 cm
1,0 atm – 101325 Pa
5,0 m3 atm-1 h-1 cm3 Pa-1 s-1 1,0 h – 3600,0 s

Regra de três = x = 1,4x10-2 cm3Pa-1s-1

Análise dimensional

5,0 m3 x (100 cm)3 x 1,0 atm x 1,0 h =1,4x10-2 cm3Pa-1s-1

atm.h (1,0m)3 101325 Pa 3600 s

31
32
Science, 2009, 325, 1110
 American Chemical Society, Six bonds to carbon: Confirmed
(volume 94, n. 49, p. 13, 19 de dezembro de 2016)

H3C CH3

CH3
CH3
H3C CH3 H3C
C
2-
C

H3C CH3
CH3
H3C
CH3
Angewandte Chemie International Edition 2017, 56, 368 –370

Cátion hexametilbenzeno
C6(CH3)62+
1973

Ácido mágico (HSO3F / SbF5 em excesso)

C6(CH3)62+(SbF6-)2.HSO3F
-78 °C sob atmosfera de nitrogênio
Doce Salgado Azedo

Quinto gosto fundamental

Descoberto em 1907 pelo
químico Kikunae Ikeda –
Universidade Imperial de Tóquio
Umami, do japonês, saboroso
Aspargo, tomate, queijo, carne,
dashi
Glutamato
Amargo Umami
Glutamato monossódico

Inosinato dissódico

Guanilato dissódico
 ➢ Como as reações ocorrem?

➢Por que algumas reações que não deveriam ocorrer ocorrem?

➢Quando as reações param de ocorrer? Param totalmente?

➢Com que velocidade as reações ocorrem?

➢ É possível calcular as condições das reações e prever o que vai

ocorrer antes mesmo de realizá-las

➢Quais as propriedades físicas e químicas de gases e líquidos?

➢Quais as propriedades de misturas e como separá-las?

➢ A superfície de líquidos apresenta as mesmas propriedades do corpo

da solução?

➢ É possível saber como substâncias vão interagir em solução e em

reação antes mesmo de misturá-las 39
 Medidas
Unidades do Sistema Internacional de Medidas (SI)

1ª

40
 Medidas
Unidades do Sistema Internacional de Medidas (SI)

Comprimento
Metro
m
1ª Comprimento do trajeto percorrido pela
luz no vácuo durante um intervalo de
tempo de 1/299792458 do segundo

41
 Medidas
Unidades do Sistema Internacional de Medidas

Tempo
Segundo
s
2ª Duração de 9192631770 períodos da
radiação correspondente à transição entre
os dois níveis hiperfinos do estado
fundamental do átomo de Césio 133

42
 Medidas
Unidades do Sistema Internacional de Medidas

Massa
Quilograma
Kg

3ª Unidade de massa igual à massa do

protótipo internacional do quilograma

Liga de Platina-Irídio
BIPM (Departamento Internacional de Pesos
e Medidas
Sévres, comuna de Paris, França

43
 Medidas
Unidades do Sistema Internacional de Medidas

Intensidade luminosa
Candela
Cd
4ª Intensidade luminosa, em dada direção,
de uma fonte emissora de radiação
monocromática de frequência 540x1012
Hertz e cuja intensidade energética nessa
direção é 1/683 Watt por esterradiano

44
 Medidas
Unidades do Sistema Internacional de Medidas

Corrente elétrica
Ampére
A
5ª Intensidade de uma corrente elétrica
constante que, mantida em dois
condutores paralelos, retilíneos, de
comprimento infinito, de seção circular
desprezível e situados à distância de 1
metro entre si, no vácuo, produziria entre
estes condutores uma força igual a 2 x10-
7 Newton por metro.

45
 Medidas
Unidades do Sistema Internacional de Medidas

Temperatura
Kelvin
K
6ª
Fração 1/273,16 da temperatura
termodinâmica no ponto tríplice da água

46
 Medidas
Unidades do Sistema Internacional de Medidas

Quantidade de substância
Mol
M
7ª
Quantidade de substância de um sistema
contendo tantas entidades elementares
quantos átomos existem em 0,012
quilograma do carbono 12.

47
 Medidas
Unidades do Sistema Internacional de Medidas

Grandeza Nome Símbolo

Comprimento Metro m
Tempo Segundo s
Massa Quilo Kg
Intensidade luminosa Candela cd
Corrente elétrica Ampére A
Temperatura Kelvin K
Quantidade Mol mol

48
 energia

Energia Potencial Energia Cinética Energia Eletromagnética

 Energia que um corpo possui em virtude de sua posição

Em referência à Terra, a energia

Energia Potencial
potencial da bola é dependente de
mgh 0
E = kx2
Energia potencial gravitacional 2

Energia potencial elástica

Em referência à Terra, a energia

potencial da bola é nula
 Energia Potencial Coulômbica

vácuo

q1 q2
r

E = q1q2
4πξ0r

ξ0 = permissividade do vácuo

Interação entre elétrons, núcleos e íons

 Energia Cinética

Energia dada a um corpo por seu movimento

Energia potencial máxima

Energia cinética zero

E = mv2
2
Energia potencial convertida em cinética
Perde energia na forma de calor
realizando trabalho ao amassar a bola

Energia potencial zero

Energia cinética máxima
 Energia
Medida da capacidade de realizar trabalho

Recursos energéticos
Energia potencial Energia cinética Energia mecânica -solar
-gravitacional -térmica Energia radiante -elétrica
-elétrica -translacional -hidrelétrica
-elástica -rotacional -química
-nuclear -nuclear -eólica 53
 Medidas

Energia: 1 Joule = 1 J = 1 kg.m2.s-2

Energia potencial gravitacional: mgh Energia potencial elástica: kx2

2
Energia potencial coulômbica: q1q2 Energia cinética: mv2
4πξ0r 2

q1q2
mgh 4πξ0r
m = Kg kx2 mv2 q=C
g = m.s-2 k = kg.s-2 m = kg ξ0 = C2.kg-1.m-3.s2
h=m x=m v = m.s-1 r=m

Kg.m2.s-2 Kg.m2.s-2 Kg.m2.s-2 Kg.m2.s-2

54
 Medidas

Energia: 1 Joule = 1 J = 1 kg.m2.s-2

Força: 1 Newton =1 N = 1 kg.m.s-2

Termodinâmica
Pressão:1 Pascal = 1Pa = 1 N.m-2 = 1 kg.m-1.s-2
Trabalho = PxΔV
Volume: 1 Litro = 1000L = 1 m3

Área: 1 metro quadrado = 1 m2

1 atm = 101325 Pa = 760 mmHg

F = m.a Força: produto da massa pela aceleração

P=F Pressão: é a força exercida por unidade de área
A
V = m.m.m m
(comprimento, altura e profundidade)

Volume: quantidade de espaço ocupado por um corpo m

m
55
 Medidas
Temperatura

➢ Lorde Kelvin; ➢ Anders Celsius; ➢ Daniel Gabriel Fahrenheit;

➢Escala Kelvin - 1954 ➢ Escala ºC – 1742 ➢ Escala Fahrenheit – 1724
➢ ºC = K – 273,15 ➢ ºF = (K x 1,8) - 459,67

56
Medidas

57
 Dilatação dos líquidos

Água: 1,3x10-4 ºC-1 Mercúrio: 1,8x10-4 ºC-1

ΔV = γ Vi ΔT
ΔV = Variação no volume (Volume final – volume inicial)
ΔT = Variação na temperatura (temperatura final – temperatura inicial)
γ = coeficiente de dilatação volumétrica
Vi = volume inicial

Mercúrio:
➢ Alto coeficiente de dilatação;
➢ Baixo ponto de fusão: -40 °C;
➢ Alto ponto de ebulição: 360 °C;
➢ Condutividade térmica razoavelmente alta: 8,34 W.m-1.K-1
➢ Atinge o equilíbrio mais rapidamente por absorver mais rapidamente energia;
➢ Coloração prateada de fácil visualização no tubo de vidro
0°C
100°C

0°C
 Lei zero da termodinâmica

A está em equilíbrio térmico com B. B está em equilíbrio térmico com C. Logo, A

está em equilíbrio térmico com C

Analogia com o silogismo socrático

“Todo o homem é mortal. Sócrates é homem. Logo, Sócrates é mortal”

Transferência de calor do sistema que possui maior energia para o que possui
menor energia até atingir o equilíbrio
 Primeiro exercício vendo 1,0 ponto

O valor da constante de gravitação universal (G) em unidades do Sistema

Internacional é 6,67x10-8 dyn.cm2.g-2 .

a) Expresse esse valor em N.m2.kg-2. (1 dina ou dyn = 1x10-5 N) ( 1,0 m = 100

cm) e (1,0 kg = 1000 g)
b) Sabendo que força (F) é dada em N, a massa (m) de um corpo é dada em kg,
e a distância entre dois corpos de massas diferentes é o raio ( r, dado em m),
ache a fórmula da força de interação gravitacional
c) Qual a força gravitacional entre Júpiter (m = 2,0 x 1027 kg) e a Terra (m =
6,0 x 1024 kg) sabendo que a distância entre eles é de 6 x 1011 m?