Química-física e Inorgânica

Código:

MA217

Sigla:

QFI

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Química

Ocorrência: 2021/2022 - 1T (de 20-09-2021 a 05-11-2021)

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Química
Curso/CE Responsável:	Ciências do Meio Aquático

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
LCMA	33	Plano Oficial em Vigor	2	-	5	49	135

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Os princípios fundamentais da Quí­mica serão abordados e estudados com especial ênfase na descrição quí­mica quantitativa quer de sistemas de águas naturais bem como de águas não-naturais. Dos tópicos principais destacaremos os seguintes: Quí­mica e Transformação; Estequiometria e balanços de massa; Energia e transformação, espontaneidade, entropia e função de Gibbs; Equilíbrios de fases, Equilí­brio químico; Velocidade das transformações quí­micas. Equilíbrios de Ácido-Base, Equilí­brios Quí­micos envolvendo a Precipitação/Dissolução de minerais, os processos de transferência de electrões e a Complexação de Metais e a Formação de Compostos de Coordenação. Tratamento quantitativo rigoroso de todas as anteriores ocorrências de fenómenos de Equilíbrio Químico, com vista a uma descrição quantitativa da composição do meio aquático e a sua evolução, de modo a que a a especiação das substâncias que o integram possam ser adequadamente descritas e caraterizadas. Para além disto, um conjunto de trabalhos laboratoriais são oferecidos para apresentar aos estudantes as principais técnicas analíticas usadas nos laboratórios de química analítica e química ambiental.

Resultados de aprendizagem e competências

Após a frequência e aprovação na unidade curricular o estudante deverá ser capaz de entender e interpretar corretamente informação relevante respeitante à especificação da análise qualitativa/quantitativa laboratorial de amostras recolhidas em sistemas de águas naturais. O estudante deve também ser capaz de entender os principais mecanismos dos fenómenos físico-químicos que participam no controlo da respetiva composição e especiação. O resultado da aprendizagem será o adequado para o estudante prosseguir estudos mais aprofundados e especializados em outras áreas científicas relacionadas.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

- Parte Teórica - Propriedades dos Gases. Lei de Avogadro. Gases Ideais e Gases Reais. Equação de Estado dos Gases Ideais. Misturas de Gases. Lei de Dalton. Forças Intermoleculares. Gases Reais. Equação de van der Waals. Pressão e Fugacidade. - Princí­pios Básicos da Energética Quí­mica. - Energia e Trabalho. Calor. Primeira Lei da Termodinâmica. Funções de Estado. Entalpia. Capacidade Calorífica. Entalpia na transformação de fases. Curvas de Aquecimento. - Entalpia de Reacção. Variação de entalpia e de energia interna. Entalpia padrão de reacção. Lei de Hess. Influência da temperatura no calor de reacção. - Transformações Espontâneas e não-Espontâneas. Entropia e desordem. Variação de entropia nas mudanças de estado físico. Entropia molar padrão. Entropia de reacção padrão. - Energia de Gibbs. Energia de Gibbs de reacção. Efeito da temperatura na variação da energia de Gibbs. Variação da energia de Gibbs e equilíbrio. - Equilí­brio físico. Pressão de vapor. Volatilidade e forças intermoleculares. Variação da pressão de vapor com a temperatura. Temperaturas de fusão e de ebulição. Solubilidade. Solubilidade de gases.Lei de Henry. - Princí­pios Fundamentais da Velocidade das Transformações Quimicas. - Cinética Química. Velocidade de reacções quí­micas. Reacções instantâneas. - Velocidade de reacção e teoria das colisões. Equações de velocidade e ordem da reacção. - Leis Diferenciais e Leis Integradas. - Tempos Característicos e Constantes de Velocidade. Tempo de Semi-Transformação (Semi- Vida). Reacções Complexas. Mecanismos de reacção. - Equilíbrio Quí­mico. - Troca de Protões. Equilíbrios de Ácido/Base. Ácido-Base sem Álgebra: Métodos Gráficos para a determinação de composições no equilíbrio. - Cálculo dos Equilí­brios de Ácido-Base. Reacções de Neutralização. Titulações de Ácido-Base. Cálculo das Curvas de Titulação. - Reacções nas Interfaces. Equilíbrios Heterogéneos. Regra das Fases. Equilíbrios de Dissolução/Precipitação. Tratamento Rigoroso destes Equilí­brios. - Reacções de Permuta de Electrões. Conceito de Estado de Oxidação e de Número de Oxidação. Acerto das Equações de Oxidação-Redução. Conceito de Potencial Electroquímico. Potencial de Semi-Reacção. Diferença de Potencial e força electromotriz. Equilí­brios de Oxidação/Redução. Diferença de potencial e constante de equilí­brio. Equações de Peters e de Nernst. Cálculos dos Equilíbrios de Oxidação-Redução. Titulações Potenciométricas. - Quí­mica da Formação de Complexos e Equilí­brios de Complexação. Ocorrência e Estabilidade dos Complexos Moleculares. Complexos Metálicos. Reacções de Complexação. Conceito de Estado de Coordenação e de Número de Coordenação. Tipos de Complexos. Estabilidade dos complexos. Constantes de Estabilidade. Equilíbrios de Complexação.
- Parte Teórico-Prática - Resolução de problemas de aplicação que evidenciam a importância dos conceitos apreendidos nas aulas teóricas, com vista a proporcionar uma mais completa compreensão dos mesmos.

Bibliografia Obrigatória

Raymond Chang; Química. ISBN: 978-989-97172-7-5
Raymond Chang; Chemistry. ISBN: 978-1-259-25458-1

Bibliografia Complementar

Jones Loretta; Chemistry. ISBN: 0-7167-3595-4
Chang Raymond; Physical chemistry for the chemical and biological sciences. ISBN: 1-891389-06-8

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

 São oferecidos três tipos de aulas:


Aulas de índole predominantemente expositiva por parte do Professor, que apresenta aos estudantes os princípios fundamentais da Química, principalmente de Química Analítica.

Aulas teorico-práticas onde os estudantes exploram os princípios e métodos expostos resolvendo problemas numéricos de aplicação propostos. 

Aulas laboratoriais onde os estudantes em grupo realizam tarefas seguindo um protocolo fornecido e utilizando os conhecimentos adquiridos anteriormente.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	70,00
Trabalho laboratorial	20,00
Trabalho prático ou de projeto	10,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	76,00
Frequência das aulas	49,00
Trabalho laboratorial	10,00
Total:	135,00

Obtenção de frequência

Os estudantes devem assistir a um mínimo de 25% de todas as aulas teorico-práticas e laboratoriais.

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final será a nota obtida de acordo com a fórmula:

nota do exame * 0,70 + nota prática * 0,20 + nota de resolução de problemas * 0,10

A nota prática é obtida pela média dos relatórios realizados nas aulas laboratoriais e a nota de resolução de problemas é obtida pela média da avaliação da resolução de problemas numéricos.

Melhoria de classificação

Realização de exames adicionais.