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Química Ambiental I

Código: EA0007     Sigla: QA I

Áreas Científicas
Classificação Área Científica
OFICIAL Ciências Básicas
OFICIAL Concepção, Desenvolvimento, Implement. e Operação
OFICIAL Capacid. e atit. pessoais, interp. e profissionais

Ocorrência: 2006/2007 - 1S

Ativa? Sim
Unidade Responsável: Departamento de Engenharia Química e Biológica
Curso/CE Responsável: Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla Nº de Estudantes Plano de Estudos Anos Curriculares Créditos UCN Créditos ECTS Horas de Contacto Horas Totais
MIEA 59 Plano de estudos oficial a partir de 2006/07 1 - 5,5 -

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Objectivos globais:
•Transmitir conhecimentos fundamentais de química que suportarão a formação dos alunos em Engenharia Ambiental;
•Fornecer uma visão global da química fundamental, num enquadramento de interface com o ambiente e a Engenharia Ambiental;
•Desenvolver hábitos de raciocínio científico;
•Estimular o espírito crítico, por forma a evitar a aceitação primária dos resultados;
•Fomentar a auto-suficiência dos alunos, valorizando a pesquisa e utilização de dados publicados recentemente.

Objectivos específicos:
•Aprofundar e consolidar os conhecimentos de química adquiridos anteriormente;
•Criar aptidão para: i) interpretar as características dos gases, dos líquidos e dos sólidos; ii) quantificar a composição de sistemas em equilíbrio químico; iii) prever e compreender a resposta dos sistemas a alterações das condições de equilíbrio; iv) calcular, para os sistemas, o tempo que demora a atingir-se determinada composição química.

Programa

1. Revisões de Conceitos Bases
1.1 Elementos e átomos
1.2 Compostos (moléculas e compostos moleculares, iões e compostos iónicos, ligação química)
1.3 Nomenclatura de compostos inorgânicos
1.4 Unidades e medições
1.5 Moles e massa molares
1.6 Determinação de fórmulas químicas
1.7 Misturas e soluções
1.8 Equações químicas (estequiometria das reacções, reagentes limitantes)
1.9 Soluções aquosas (concentração e diluição)
2 As Propriedades dos Gases
2.1 A natureza dos gases
2.1.1 Pressão e suas unidades
2.2 Leis dos gases
2.2.1 Lei de Boyle
2.2.2 Lei de Charles
2.2.3 Princípio de Avogadro
2.2.4 Lei dos gases ideais
2.2.5 Densidade de gases
2.2.6 Estequiometria de reacções gasosa
2.2.7 Misturas de gases
2.3 Gases reais
2.3.1 Desvios do comportamento ideal
2.3.2 Liquefacção de gases
2.3.3 Equações de estado de gases reais
3 As Propriedades dos Líquidos e dos Sólidos
3.1 Forças intermoleculares
3.1.1 A formação de fases condensadas
3.1.2 Forças ião-dipolo
3.1.3 Forças dipolo-dipolo
3.1.4 Forças de London
3.1.5 Ligação de hidrogénio
3.2 A estrutura dos líquidos
3.2.1 A ordem nos líquidos
3.2.2 Viscosidade e tensão superficial
3.3 A estrutura dos sólidos
3.3.1 Classificação dos sólidos
3.3.2 Sólidos metálicos
3.3.3 Células unitárias
3.3.4 Estruturas iónicas
3.3.5 Molecular solids
3.3.6 Sólidos reticulares
3.3.7 Ligas
3.3.8 Cristais líquidos
4 Termoquímica
4.1 Sistemas, estados e energias
4.1.1 Sistemas
4.1.2 Energia e trabalho
4.1.3 Calor
4.1.4 A primeira lei da termodinâmica
4.1.5 Funções de estado
4.2 Entalpia
4.2.1 Capacidade calorífica de gases
4.2.2 Entalpia na transformação de fases
4.2.3 Curvas de aquecimento
4.2.4 Entalpia de reacção
4.2.5 Relação entre variação de entalpia e variação de energia interna
4.2.6 Entalpia padrão de reacção
4.2.7 Lei de Hess
4.2.8 Calor envolvido nas reacções químicas
4.2.9 Influência da temperatura na entalpia da reacção
5 Transformações Espontâneas e não Espontâneas
5.1 Entropia
5.1.1 Mudança espontânea
5.1.2 Entropia e desordem
5.1.3 Variação de entropia nas mudanças de estado físico
5.1.4 Entropia molar padrão
5.1.5 Entropia de reacção padrão
5.2 Variação global de entropia e equilíbrio
5.2.1 Vizinhança
5.2.2 Variação total de entropia
5.2.3 Equilíbrio
5.3 Energia de Gibbs
5.3.1 Energia de Gibbs de reacção
5.3.2 Efeito da temperatura na variação da energia de Gibbs
5.3.3 Variação da energia de Gibbs e equilíbrio
6 Equilíbrio Químico
6.1 Reacções em equilíbrio
6.1.1 A reversibilidade das reacções
6.1.2 Fundamentos termodinâmicos do equilíbrio químico
6.1.3 Constantes de equilíbrio
6.1.4 Equilíbrio heterogéneo
6.1.5 Extensão das reacções
6.1.6 Direcção das reacções
6.2 Resposta do equilíbrio à alteração de condições
6.2.1 Adição e remoção de reagentes e produtos de reacção
6.2.2 Alteração da pressão
6.2.3 Alteração da temperatura
6.2.4 Presença de catalisadores
7 Equilíbrios em Fase Aquosa
7.1 Equilíbrio em reacções ácido-base
7.1.1 Ácidos e bases em solução aquosa
7.1.2 Ácidos e bases fortes e fracos
7.1.3 As escalas de pH e de pOH
7.1.4 Ácidos e bases polipróticos
7.1.5 Autoprotólise e pH
7.1.6 Tampões
7.1.7 Titulações
7.2 Equilíbrio de solubilidade e complexação
7.2.1 Produto de solubilidade
7.2.2 Não idealidade em soluções aquosas
7.2.3 Efeito do ião comum
7.2.4 Previsão da precipitação
7.2.5 Precipitação selectiva
7.2.6 Dissolução de precipitados
7.2.7 Formação de iões complexos
7.3 Equilíbrio em reacções de oxidação-redução
7.3.1 Semi-reacções
7.3.2 Acerto de equações oxidação-reducção
7.3.3 Série electroquímica
7.3.4 Potenciais padrão e constantes de equilíbrio
7.3.5 Equação de Nernst
8 Cinética Química
8.1 Velocidade de reacção
8.1.1 Concentração e velocidade de reacção
8.1.2 Velocidade instantânea de reacção
8.1.3 Lei de velocidade e ordem de reacção
8.2 Evolução Temporal da Concentração
8.2.1 Lei integral de velocidade para reacções irreversívei

Bibliografia Obrigatória

Sawyer, Clair N.; Chemistry for environmental engineering and science. ISBN: 0-07-119888-1
Atkins, Peter; Chemical principles. ISBN: 0-7167-5701-X
Atkins, Peter; Princípios de química. ISBN: 85-7307-739-5

Bibliografia Complementar

Stumm, Werner; Aquatic Chemistry. ISBN: 0-471-83495-5
Manahan, Stanley E.; Fundamentals of Environmental Chemistry

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teórico-práticas gerais (TPG)
Exposição suportada por meios audiovisuais e ilustrada com a resolução de problemas exemplo, incluídos em fichas a fornecer aos alunos. Será dada ênfase à aplicação dos conhecimentos a questões do quotidiano, nas suas interfaces com o ambiente e com a Engenharia Ambiental. Os alunos serão fortemente estimulados a participar na aula. Serão registadas as presenças.

Aulas teórico-práticas para turmas (TPT)
Para além dos problemas resolvidos nas TPG, as fichas de problemas incluirão propostas de problemas que serão resolvidos nas TPT; das fichas constarão ainda outros problemas que deverão ser resolvidos fora das aulas para facilitar a aprendizagem e consolidar conhecimentos. É dada particular atenção à análise crítica dos resultados e à pesquisa de dados em tabelas fornecidas aos alunos. Serão registadas as faltas.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Descrição Tipo Tempo (Horas) Peso (%) Data Conclusão
Aulas da disciplina (estimativa) Participação presencial 56,00
Teste de avaliação T1 Exame 1,00
Teste de avaliação T2 Exame 1,00
Teste de avaliação T3 Exame 1,00
Teste de avaliação T4 Exame 1,00
Teste de avaliação T5 Exame 1,00
Teste de avaliação T6 Exame 1,00
Total: - 0,00

Obtenção de frequência

Será dada frequência aos alunos que não excedam 4 faltas não-justificadas às TPT (1/4 das previstas).

Para os alunos admitidos na 2ª fase a frequência será dada a quem não exceder 3 faltas não-justificadas às TPT .

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final (CF) dos alunos, desde que obtenham frequência, será calculada pela seguinte fórmula:
CF = CT1x0,2 + (CT2 + CT3 + CT4 + CT5 + CT6)/5 x 0,8
na qual CTi corresponde à classificação dos diferentes testes de avaliação.

Provas e trabalhos especiais

Não aplicável.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Exame nas épocas apropriadas.

Melhoria de classificação

Não aplicável.

Observações

As aulas começarão 10 minutos após a hora marcada no horário. Em todas as aulas os alunos deverão ter disponível o seguinte material: máquina de calcular, fichas de problemas, tabelas de dados, papel e material de escrita, papel milimétrico e régua (15 cm).
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