QuÃmica & Tecnologia de Alimentos
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Química & <strong>Tecnologia</strong> <strong>de</strong> <strong>Alimentos</strong><br />
A química estuda a natureza, as proprieda<strong>de</strong>s, a composição e<br />
as transformações da matéria. O campo <strong>de</strong> interesse e aplicação<br />
da química é tão amplo que envolve quase todas as outras<br />
ciências,incluindo a área <strong>de</strong> tecnologia <strong>de</strong> alimentos.<br />
Exemplos <strong>de</strong> aplicação da química em tecnologia <strong>de</strong> alimentos:<br />
• Análise da qualida<strong>de</strong> <strong>de</strong> alimentos.<br />
•Desenvolvimento <strong>de</strong> novos produtos
Matéria<br />
Po<strong>de</strong> ser <strong>de</strong>finida como tudo que ocupa espaço<br />
e tem uma massa.<br />
Visão microscópica e macroscópica da matéria<br />
Imagem no TEM<br />
( microscopia <strong>de</strong> transmissão eletrônica)<br />
ZOOM<br />
Fonte: International Dairy Journal 9 (1999) 817-819
Heterogêneo x Homogêneo
Visão microscópica e macroscópica da matéria<br />
ZOOM<br />
Quanto menor e uniforme as gotículas <strong>de</strong> óleo na emulsão mais<br />
estável será a maionese.
Classificação da matéria<br />
Matéria (po<strong>de</strong> ser sólida,<br />
líquida ou gasosa)<br />
Tudo que ocupa espaço e<br />
possua massa.<br />
Matéria homogênea<br />
Composição uniforme<br />
Po<strong>de</strong> ser separado<br />
Matéria Heterogênea<br />
Composição não uniforme<br />
Substâncias Puras<br />
Composição fixa<br />
Po<strong>de</strong> ser<br />
separado<br />
Soluções<br />
Misturas Homogênea<br />
Ex: água + açúcar dissolvido<br />
Substâncias elementares<br />
Não po<strong>de</strong>m ser subdivididas por<br />
processos químicos ou físicos.<br />
Fe<br />
Compostos<br />
Elementos agrupados em<br />
proporções fixas.<br />
Fe:S<br />
1: 2
Substâncias Elementares e Átomo<br />
Substância Elementar ou substância simples são aquelas<br />
compostas por apenas um tipo <strong>de</strong> átomo.<br />
ex: oxigênio (O 2 ), enxofre (S), alumínio (Al).<br />
•São conhecidos atualmente 113 elementos, e <strong>de</strong>sses 90 são<br />
encontrados na natureza.<br />
•Muitos elementos têm nomes e símbolos com origem no<br />
latim ou grego.<br />
ex: Helius (significa sol em grego) He<br />
Plubum ( significa pesado no latiom) Pb<br />
•Átomo é a menor partícula <strong>de</strong> um elemento que retém as<br />
proprieda<strong>de</strong>s características <strong>de</strong>sse elemento.
Compostos e Moléculas<br />
Substância Composta ou composto químico são aquelas compostas<br />
por apenas mais <strong>de</strong> um tipo <strong>de</strong> elemento químico.<br />
ex: água ( H 2 O), ácido clorídrico (HCl).<br />
•Não existe um limite para o número <strong>de</strong> compostos constituídos a<br />
partir dos 113 elementos atualmente conhecidos.<br />
•São conhecidos mais <strong>de</strong> 20 milhões <strong>de</strong> compostos, e<br />
aproximadamente 500 mil são adicionados à lista a cada ano.<br />
•Quando os elementos tornam parte <strong>de</strong> um compostos, suas<br />
proprieda<strong>de</strong>s originais, como a cor, a dureza, ponto <strong>de</strong> fusão são<br />
alteradas.<br />
•As moléculas consistem nas menores unida<strong>de</strong>s discretas que retêm<br />
as características químicas e <strong>de</strong> composição <strong>de</strong> um composto.
Compostos e Moléculas<br />
Ex: Cloreto <strong>de</strong> sódio (NaCl)<br />
O sódio (Na) é um metal brilhante que interage<br />
violentamente com a água.<br />
O cloro) é um gás amarelo que tem odor característico .<br />
O cloreto <strong>de</strong> sódio é um sólido cristalino com proprieda<strong>de</strong>s<br />
completamente diferentes das substâncias elementares que o<br />
compõe.<br />
Gás cloro<br />
Cloreto <strong>de</strong> sódio
Fórmulas Químicas<br />
•A composição do composto po<strong>de</strong> ser representado<br />
por sua fórmula química.<br />
• As moléculas po<strong>de</strong>m ser representadas por mo<strong>de</strong>los<br />
que <strong>de</strong>screvem sua composição e sua estrutura.<br />
ex: fórmula da água<br />
mo<strong>de</strong>lo da molécula <strong>de</strong> água<br />
H 2 O
Proprieda<strong>de</strong>s Físicas<br />
São as proprieda<strong>de</strong>s que po<strong>de</strong>m ser observadas e medidas sem alterar<br />
a composição da substância. Veja na tabela* a seguir alguns exemplos:<br />
Proprieda<strong>de</strong><br />
Utilização da proprieda<strong>de</strong> para diferenciar a substância<br />
Cor A substância é colorida ou incolor ?<br />
Qual a cor e qual a sua intensida<strong>de</strong>?<br />
Estado da matéria<br />
Ponto <strong>de</strong> fusão<br />
Ponto <strong>de</strong> ebulição<br />
É um sólido, um líquido ou um gás?<br />
A que temperatura o sólido se fun<strong>de</strong>?<br />
A que temperatura o líquido ferve?<br />
Densida<strong>de</strong> Qual é a sua <strong>de</strong>nsida<strong>de</strong> ( massa por volume) ?<br />
Solubilida<strong>de</strong><br />
Condutivida<strong>de</strong> Elétrica<br />
Que massa <strong>de</strong> substância po<strong>de</strong> ser dissolvida em um<br />
<strong>de</strong>terminado volume <strong>de</strong> água ou outro solvente?<br />
Trata-se um condutor elétrico ou isolante?<br />
Maleabilida<strong>de</strong><br />
Ductibilida<strong>de</strong><br />
Viscosida<strong>de</strong><br />
Qual é a facilida<strong>de</strong> <strong>de</strong> se <strong>de</strong>formar?<br />
Com que facilida<strong>de</strong> o sólido po<strong>de</strong> ser tornar um fio?<br />
Qual é a suscetibilida<strong>de</strong> <strong>de</strong> um líquido ao escoamente?<br />
* fonte: Kotz , J.C., Química Geral 1 e Reações Químicas, tabela 1.1, p. 6
Densida<strong>de</strong><br />
É a razão entre massa <strong>de</strong> um objeto e seu volume.<br />
Ex: chumbo ( 11,35 g/ cm 3 ) , gelo ( 0,917g;cm 3 )<br />
Um gelo com 16 cm 3 tem uma massa <strong>de</strong> 14,7 g, enquanto um<br />
cubo <strong>de</strong> chumbo como o mesmo volume tem uma massa <strong>de</strong><br />
180g.<br />
Po<strong>de</strong> ser usada para <strong>de</strong>terminação <strong>de</strong> pureza <strong>de</strong> materiais.<br />
Ex: Rei Hierão II (306 a.C-215 a.C), Rei da Siracusa e sua coroa <strong>de</strong><br />
Ex: Rei Hierão II (306 a.C-215 a.C), Rei da Siracusa e sua coroa <strong>de</strong><br />
“ ouro”.
Temperatura<br />
A temperatura <strong>de</strong> fusão (TF) e temperatura <strong>de</strong> ebulição<br />
(TE) po<strong>de</strong> ser usada para caracterizar uma substância.<br />
Geralmente são usadas três medidas: Fahrenheit,<br />
Celsius e Kelvin.
Dependência das Proprieda<strong>de</strong>s Físicas<br />
com a temperatura<br />
<br />
A temperatura geralmente afeta os valores numéricos <strong>de</strong><br />
algumas proprieda<strong>de</strong>s físicas por exemplo a <strong>de</strong>nsida<strong>de</strong>.<br />
<br />
Deve-se especificar a temperatura quando são feitas as<br />
medidas no laboratório.<br />
Temperatura ( o C) Densida<strong>de</strong> da água (g/cm 3 )<br />
0 (gelo) 0,917<br />
0 (água líquida) 0,99984<br />
2 0,99994<br />
4 0,99997<br />
10 0,99970<br />
25 0,99707<br />
100 0,95836<br />
* fonte: Kotz , J.C., Química Geral 1 e Reações Químicas, p. 9
Unida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> Medidas (SI)<br />
Medida Unida<strong>de</strong> Abreviatura<br />
Massa quilograma Kg<br />
Comprimento Metro M<br />
Tempo Segundo S<br />
Temperatura Kelvin K<br />
Quantia <strong>de</strong> substância Mol Mol<br />
Corrente elétrica Ampère A<br />
1m = 100 cm = 10 -3 km<br />
3600 s = 60 min = 1h<br />
K= o C + 273
Prefixos Utilizados no Sistema Métrico<br />
Nome Símbolo Fator <strong>de</strong> Multiplicação<br />
tera T 10 12 =100 000 000 000<br />
giga G 10 9 =100 000 000<br />
mega M 10 6 =100 000<br />
quilo k 10 3 =100<br />
mili m 10 -3 =0,001<br />
Micro µ 10 -6 =0,000001<br />
Nano N 10 -9 =0,000000001<br />
Pico P 10 -12 =0,000000000001<br />
Femto f 10 -15 =0,000000000000001
Utilizando a Informação Numérica<br />
<br />
<br />
A Química como uma ciência exata exigirá que se façam alguns<br />
cálculos.<br />
O domínio <strong>de</strong> conversão <strong>de</strong> unida<strong>de</strong>s será imprescindível.<br />
A análise dimensional é muito útil para a realização <strong>de</strong><br />
conversões <strong>de</strong> unida<strong>de</strong>s.<br />
Número na unida<strong>de</strong> original x nova unida<strong>de</strong> = número novo na nova unida<strong>de</strong><br />
unida<strong>de</strong> original<br />
Quantida<strong>de</strong> a ser expressa<br />
nas novas unida<strong>de</strong>s<br />
Fator <strong>de</strong> conversão<br />
Quantida<strong>de</strong> expressa nas<br />
novas unida<strong>de</strong>s<br />
* fonte: Kotz , J.C., Química Geral 1 e Reações Químicas, p. 18
Exercícios<br />
1. Um típico béquer <strong>de</strong> laboratório tem um volume <strong>de</strong> 250 mL . Qual é<br />
o seu volume em: litros, cm 3 , m 3 , dm 3 ?<br />
1. 100 mg equivale a quantos gramas? E em quilogramas?<br />
2. 0,6 L equivale a quantos mililitro (mL)?<br />
3. A <strong>de</strong>nsida<strong>de</strong> do Mg é <strong>de</strong> 1,74 g/cm3.<br />
Qual sua <strong>de</strong>nsida<strong>de</strong> em g/ mL?<br />
Qual sua <strong>de</strong>nsida<strong>de</strong> em kg/ L?<br />
4. A distância entre um átomo <strong>de</strong> O e um átomo H na molécula da água<br />
é <strong>de</strong> 98,5 pm. Qual é a essa distância em metros? E em<br />
nanômetros?<br />
Dados :<br />
1 L = 1000 cm 3 = 1000 mL 1000L = 1 m 3<br />
1 pm = 1x10 -12 m 1nm= 1x10 -9 m
Erros experimentais<br />
Toda medida possui uma incerteza, a qual é chamada <strong>de</strong><br />
erro experimental.<br />
Conclusões po<strong>de</strong>m ser expressa com um alto ou baixo grau<br />
<strong>de</strong> confiança, mas nunca com completa certeza .<br />
O erro experimental é classificado em:<br />
Erro<br />
Sistemático<br />
Aleatório
Erros sistemáticos:<br />
Um erro sistemático, também chamado <strong>de</strong> erro <strong>de</strong>terminado, aparece <strong>de</strong> uma falha<br />
no projeto <strong>de</strong> um experimento ou em uma falha <strong>de</strong> equipamento.<br />
O erro é reprodutível se conduzir o experimento várias vezes exatamente da mesma<br />
maneira.<br />
A princípio o erro po<strong>de</strong> ser <strong>de</strong>scoberto e corrigido, embora isso não possa ser muito<br />
fácil.<br />
Por exemplo, uma balança que não está zerada (tarada). Vamos supor que o ponteiro<br />
esteja no 0,5kg, todas as medidas estarão 0,5kg maiores que na realida<strong>de</strong>. Po<strong>de</strong>mos<br />
então corrigir esse erro fazendo a subtração <strong>de</strong> 0,5kg <strong>de</strong> todas medidas para assim<br />
chegar no valor real.<br />
Uma característica-chave do erro sistemático é que ele reprodutível. Com cuidado e<br />
habilida<strong>de</strong>, po<strong>de</strong> ser <strong>de</strong>tectado e corrigido.
Erros aleatórios:<br />
Um erro sistemático, também chamado <strong>de</strong> erro in<strong>de</strong>terminado e resulta dos<br />
efeitos variáveis <strong>de</strong>scontroladas (e possivelmente incontroláveis).<br />
Ele está sempre presente, não é corrigido.<br />
Um tipo <strong>de</strong> erro aleatório está relacionado com à leitura <strong>de</strong> escala.<br />
Outro tipo <strong>de</strong> erro in<strong>de</strong>terminado po<strong>de</strong> resultar do ruído <strong>de</strong> um instrumento<br />
elétrico.<br />
A princípio o erro po<strong>de</strong> ser <strong>de</strong>scoberto e corrigido, embora isso não possa ser<br />
muito fácil.
Exatidão e Precisão<br />
Exatidão: se refere a quão próximo um valor <strong>de</strong> uma medida está do valor<br />
“verda<strong>de</strong>iro” (padrão, valor teórico). Po<strong>de</strong> ser <strong>de</strong>scrita pelo erro relativo.<br />
% erro = resultado obtido – resultado esperado x 100<br />
resultado esperado<br />
% erro < 1 % alta exatidão<br />
% erro ≤5% exatidão mo<strong>de</strong>rada<br />
% erro > 5% baixa exatidão<br />
Precisão: é uma medida <strong>de</strong> reprodutibilida<strong>de</strong> <strong>de</strong> um resultado. As medida é<br />
consi<strong>de</strong>rada precisa quando medimos várias vezes e obtemos resultados<br />
próximos. A precisão po<strong>de</strong> ser estimada pelo <strong>de</strong>svio padrão.
(a) Exato porém sem precisão<br />
(b) Preciso e Exato!<br />
(c) Nem Precisão e nem exatidão;<br />
(d) Preciso mas não exato;
Algarismo Significativos<br />
O número <strong>de</strong> algarismos significativos é o número <strong>de</strong> dígitos necessários<br />
para escrever um dado valor em notação científica sem perda da exatidão.<br />
Ex1: o número 142,7 possui quatro algarismo significativos, porque po<strong>de</strong> ser<br />
escrito 1,427 x 10 2 .<br />
Ex2: o número 6,302x10 -6 possui quatro algarismos significativos , porque todos<br />
os quatro dígitos são necessários.<br />
O algarismo zero é significativo quando :<br />
1. No meio do número (ex: 105, 2.01x10 2 )<br />
Zero<br />
2. No final <strong>de</strong> um número do lado direito (ex: 230, 5,50x10 -6 )
Algarismo Significativos<br />
O último (o mais afastado a direita) algarismo significativo numa quantida<strong>de</strong><br />
medida terá sempre uma incerteza.<br />
A incerteza mínima <strong>de</strong>verá ser <strong>de</strong> ± 1no último dígito.<br />
Há incertezas em qualquer quantida<strong>de</strong> <strong>de</strong> medida, mesmo que o<br />
instrumento possua uma leitora digital.<br />
Ex: Quando um medidor <strong>de</strong> pH indica um pH <strong>de</strong> 3,51, há incerteza pelo menos<br />
no dígito 1.<br />
Por contraste, alguns número são exatos.<br />
Ex: cálculo <strong>de</strong> média da altura <strong>de</strong> 4 pessoas, você irá dividir a soma das alturas<br />
por 4 e não por 4,00.
Estudar<br />
Capítulo 1 do livro:<br />
Química Geral 1<br />
Reações Químicas<br />
John C. Kotz e Paul<br />
John C. Kotz e Paul<br />
M. Treichel, Jr.