Química & Tecnologia de Alimentos
A química estuda a natureza, as propriedades, a composição e
as transformações da matéria. O campo de interesse e aplicação
da química é tão amplo que envolve quase todas as outras
ciências,incluindo a área de tecnologia de alimentos.
Exemplos de aplicação da química em tecnologia de alimentos:
• Análise da qualidade de alimentos.
•Desenvolvimento de novos produtos
Matéria
Pode ser definida como tudo que ocupa espaço
e tem uma massa.
Visão microscópica e macroscópica da matéria
Imagem no TEM
( microscopia de transmissão eletrônica)
ZOOM
Fonte: International Dairy Journal 9 (1999) 817-819
Heterogêneo x Homogêneo
Visão microscópica e macroscópica da matéria
ZOOM
Quanto menor e uniforme as gotículas de óleo na emulsão mais
estável será a maionese.
Classificação da matéria
Matéria (pode ser sólida,
líquida ou gasosa)
Tudo que ocupa espaço e
possua massa.
Matéria homogênea
Pode ser separado
Composição uniforme
Substâncias Puras
Composição fixa
Pode ser
separado
Matéria Heterogênea
Composição não uniforme
Soluções
Misturas Homogênea
Ex: água + açúcar dissolvido
Substâncias elementares
Não podem ser subdivididas por
Fe
processos químicos ou físicos.
Compostos
Elementos agrupados em
proporções fixas.
Fe:S
1: 2
Substâncias Elementares e Átomo
Substância Elementar ou substância simples são aquelas
compostas por apenas um tipo de átomo.
ex: oxigênio (O2), enxofre (S), alumínio (Al).
•São conhecidos atualmente 113 elementos, e desses 90 são
encontrados na natureza.
•Muitos elementos têm nomes e símbolos com origem no
latim ou grego.
ex: Helius (significa sol em grego) He
Plubum ( significa pesado no latiom) Pb
•Átomo é a menor partícula de um elemento que retém as
propriedades características desse elemento.
Compostos e Moléculas
Substância Composta ou composto químico são aquelas compostas
por apenas mais de um tipo de elemento químico.
ex: água ( H2O), ácido clorídrico (HCl).
•Não existe um limite para o número de compostos constituídos a
partir dos 113 elementos atualmente conhecidos.
•São conhecidos mais de 20 milhões de compostos,
aproximadamente 500 mil são adicionados à lista a cada ano.
e
•Quando os elementos tornam parte de um compostos, suas
propriedades originais, como a cor, a dureza, ponto de fusão são
alteradas.
•As moléculas consistem nas menores unidades discretas que retêm
as características químicas e de composição de um composto.
Compostos e Moléculas
Ex: Cloreto de sódio (NaCl)
O sódio (Na) é um metal brilhante que interage
violentamente com a água.
O cloro) é um gás amarelo que tem odor característico .
O cloreto de sódio é um sólido cristalino com propriedades
completamente diferentes das substâncias elementares que o
compõe.
Gás cloro
Cloreto de sódio
Fórmulas Químicas
•A composição do composto pode ser representado
por sua fórmula química.
• As moléculas podem ser representadas por modelos
que descrevem sua composição e sua estrutura.
ex: fórmula da água
H2O
modelo da molécula de água
Propriedades Físicas
São as propriedades que podem ser observadas e medidas sem alterar
a composição da substância. Veja na tabela* a seguir alguns exemplos:
Propriedade
Utilização da propriedade para diferenciar a substância
Cor
A substância é colorida ou incolor ?
Qual a cor e qual a sua intensidade?
Estado da matéria
É um sólido, um líquido ou um gás?
Ponto de fusão
A que temperatura o sólido se funde?
Ponto de ebulição
A que temperatura o líquido ferve?
Densidade
Qual é a sua densidade ( massa por volume) ?
Solubilidade
Que massa de substância pode ser dissolvida em um
determinado volume de água ou outro solvente?
Condutividade Elétrica Trata-se um condutor elétrico ou isolante?
Maleabilidade
Qual é a facilidade de se deformar?
Ductibilidade
Com que facilidade o sólido pode ser tornar um fio?
Viscosidade
Qual é a suscetibilidade de um líquido ao escoamente?
* fonte: Kotz , J.C., Química Geral 1 e Reações Químicas, tabela 1.1, p. 6
Densidade
É a razão entre massa de um objeto e seu volume.
Ex: chumbo ( 11,35 g/ cm3) , gelo ( 0,917g;cm3)
Um gelo com 16 cm3 tem uma massa de 14,7 g, enquanto um
cubo de chumbo como o mesmo volume tem uma massa de
180g.
Pode ser usada para determinação de pureza de materiais.
Ex: Rei Hierão II (306 a.C-215 a.C), Rei da Siracusa e sua coroa de
“ ouro”.
Temperatura
A temperatura de fusão (TF) e temperatura de ebulição
(TE) pode ser usada para caracterizar uma substância.
Geralmente são usadas três medidas: Fahrenheit,
Celsius e Kelvin.
Dependência das Propriedades Físicas
com a temperatura
A temperatura geralmente afeta os valores numéricos de
algumas propriedades físicas por exemplo a densidade.
Deve-se especificar a temperatura quando são feitas as
medidas no laboratório.
Temperatura (oC)
Densidade da água (g/cm3)
0 (gelo)
0,917
0 (água líquida)
0,99984
2
0,99994
4
0,99997
10
0,99970
25
0,99707
100
0,95836
* fonte: Kotz , J.C., Química Geral 1 e Reações Químicas, p. 9
Unidades de Medidas (SI)
Medida
Massa
Comprimento
Tempo
Temperatura
Quantia de substância
Corrente elétrica
Unidade
Abreviatura
quilograma
Kg
Metro
M
Segundo
S
Kelvin
K
Mol
Mol
Ampère
A
1m = 100 cm = 10-3 km
3600 s = 60 min = 1h
K= oC + 273
Prefixos Utilizados no Sistema Métrico
Nome
tera
giga
mega
quilo
mili
Micro
Nano
Pico
Femto
Símbolo
Fator de Multiplicação
T
10 12=100 000 000 000
G
M
k
m
µ
N
P
f
10 9=100 000 000
10 6=100 000
10 3=100
10 -3=0,001
10 -6=0,000001
10 -9=0,000000001
10 -12=0,000000000001
10 -15=0,000000000000001
Utilizando a Informação Numérica
A Química como uma ciência exata exigirá que se façam alguns
cálculos.
O domínio de conversão de unidades será imprescindível.
A análise dimensional é muito útil para a realização de
conversões de unidades.
Número na unidade original x
Quantidade a ser expressa
nas novas unidades
nova unidade
unidade original
= número novo na nova unidade
Fator de conversão
* fonte: Kotz , J.C., Química Geral 1 e Reações Químicas, p. 18
Quantidade expressa nas
novas unidades
Exercícios
1. Um típico béquer de laboratório tem um volume de 250 mL . Qual é
o seu volume em: litros, cm3, m3, dm3?
1. 100 mg equivale a quantos gramas? E em quilogramas?
2. 0,6 L equivale a quantos mililitro (mL)?
3. A densidade do Mg é de 1,74 g/cm3.
Qual sua densidade em g/ mL?
Qual sua densidade em kg/ L?
4. A distância entre um átomo de O e um átomo H na molécula da água
é de 98,5 pm. Qual é a essa distância em metros? E em
nanômetros?
Dados :
1 L = 1000 cm3= 1000 mL
1 pm = 1x10-12m
1000L = 1 m3
1nm= 1x10-9m
Erros experimentais
Toda medida possui uma incerteza, a qual é chamada de
erro experimental.
Conclusões podem ser expressa com um alto ou baixo grau
de confiança, mas nunca com completa certeza .
O erro experimental é classificado em:
Sistemático
Erro
Aleatório
Erros sistemáticos:
Um erro sistemático, também chamado de erro determinado, aparece de uma falha
no projeto de um experimento ou em uma falha de equipamento.
O erro é reprodutível se conduzir o experimento várias vezes exatamente da mesma
maneira.
A princípio o erro pode ser descoberto e corrigido, embora isso não possa ser muito
fácil.
Por exemplo, uma balança que não está zerada (tarada). Vamos supor que o ponteiro
esteja no 0,5kg, todas as medidas estarão 0,5kg maiores que na realidade. Podemos
então corrigir esse erro fazendo a subtração de 0,5kg de todas medidas para assim
chegar no valor real.
Uma característica-chave do erro sistemático é que ele reprodutível. Com cuidado e
habilidade, pode ser detectado e corrigido.
Erros aleatórios:
Um erro sistemático, também chamado de erro indeterminado e resulta dos
efeitos variáveis descontroladas (e possivelmente incontroláveis).
Ele está sempre presente, não é corrigido.
Um tipo de erro aleatório está relacionado com à leitura de escala.
Outro tipo de erro indeterminado pode resultar do ruído de um instrumento
elétrico.
A princípio o erro pode ser descoberto e corrigido, embora isso não possa ser
muito fácil.
Exatidão e Precisão
Exatidão: se refere a quão próximo um valor de uma medida está do valor
“verdadeiro” (padrão, valor teórico). Pode ser descrita pelo erro relativo.
% erro = resultado obtido – resultado esperado x 100
resultado esperado
% erro < 1 % alta exatidão
% erro ≤5% exatidão moderada
% erro > 5% baixa exatidão
Precisão: é uma medida de reprodutibilidade de um resultado. As medida é
considerada precisa quando medimos várias vezes e obtemos resultados
próximos. A precisão pode ser estimada pelo desvio padrão.
(a) Exato porém sem precisão
(b) Preciso e Exato!
(c) Nem Precisão e nem exatidão;
(d) Preciso mas não exato;
Algarismo Significativos
O número de algarismos significativos é o número de dígitos necessários
para escrever um dado valor em notação científica sem perda da exatidão.
Ex1: o número 142,7 possui quatro algarismo significativos, porque pode ser
escrito 1,427 x 102.
Ex2: o número 6,302x10-6possui quatro algarismos significativos , porque todos
os quatro dígitos são necessários.
O algarismo zero é significativo quando :
1. No meio do número (ex: 105, 2.01x102)
Zero
2. No final de um número do lado direito (ex: 230, 5,50x10-6)
Algarismo Significativos
O último (o mais afastado a direita) algarismo significativo numa quantidade
medida terá sempre uma incerteza.
A incerteza mínima deverá ser de ± 1no último dígito.
Há incertezas em qualquer quantidade de medida, mesmo que o
instrumento possua uma leitora digital.
Ex: Quando um medidor de pH indica um pH de 3,51, há incerteza pelo menos
no dígito 1.
Por contraste, alguns número são exatos.
Ex: cálculo de média da altura de 4 pessoas, você irá dividir a soma das alturas
por 4 e não por 4,00.
Estudar
Capítulo 1 do livro:
Química Geral 1
Reações Químicas
John C. Kotz e Paul
M. Treichel, Jr.