NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de
Propaganda
NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA – OPERADOR DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO MATÉRIA Matéria é tudo o que tem massa e ocupa lugar no espaço. A massa de um corpo é uma grandeza (grandeza é tudo aquilo que podemos medir) associada à inércia desse corpo, ou seja, quanto maior a massa de um corpo maior é a dificuldade de colocar esse corpo em movimento ou de, uma vez estando em movimento, fazê-lo parar. Todo e qualquer tipo de matéria é formado por partículas infinitamente pequenas chamadas ÁTOMOS. Estes, por sua vez, apresentam uma certa quantidade de energia, chamada ENERGIA DE ATIVAÇÃO OU AGITAÇÃO, que os faz terem uma movimentação maior ou menor. Os átomos podem se associar formando as MOLÉCULAS. Dependendo do grau de agitação dessas moléculas, a matéria pode se apresentar nos três estados físicos: sólido, líquido, ou gasoso. Tomando por base a definição de matéria vemos que é tudo que tem massa, sendo uma grandeza, podemos determiná-la numericamente. O primeiro passo para determinar a massa de objetos é a escolha de um padrão. O padrão de massa mais conhecido e utilizado é o quilograma, simbolizado por kg. MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS DO GRAMA 10³ 10² 10 10-¹ 10-² 10-³ _______|_______|_______|_______|_______|_______|_______|_____ kg hg dag g dg cg mg Ocupar lugar no espaço é uma característica da matéria associada à grandeza denominada VOLUME. Em outras palavras, o volume de uma porção de matéria expressa o quanto de espaço é ocupado por ela. Unidades de volume importantes são o decímetro cúbico (dm³), o litro (L), o centímetro cúbico (cm³), o mililitro (mL) e o metro cúbico (m³). Quando dizemos que um corpo ocupa um volume de um decímetro cúbico, Estamos levando em consideração que ele apresenta 1 dm de comprimento, 1 dm de largura e 1 dm de altura. Essa unidade é equivalente a 1 Litro (L). Sendo assim podemos estabelecer a seguinte relação: 1 dm³ = 1L =1.000 cm³ = 1.000mL Ao determinarmos a razão entre a massa de um corpo e o volume ocupado por ele, chegamos a um resultado que indica a DENSIDADE desse corpo. Densidade = __Massa do Corpo ou d = m_ Volume Ocupado V A unidade da densidade é composta de uma unidade de massa dividida por uma unidade de volume. Assim, podemos expressá-la, por exemplo, em g/cm³, g/L, kg/L etc. DENSIDADE E FLUTUAÇÃO Podemos dizer que a flutuabilidade de um material esta diretamente relacionada à sua densidade. Tomando como exemplo a água, às vezes nos perguntamos, por que determinados materiais flutuam na água e outros não? A resposta está na comparação da densidade desses materiais com a densidade da água. Se o material apresentar uma densidade maior do que NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 da água (MAIS DENSO) ele afundará. Por outro lado, se a densidade desse material for menor do que a da água (MENOS DENSO), ele flutuará. Por exemplo, um pedaço de cortiça flutua na água enquanto que uma bola de gude afunda. Isso porque a densidade da cortiça é menor do que da água e a da bola de gude é maior. A seguir damos exemplo da densidade de alguns materiais: Substância Ósmio Platina Ouro Mercúrio Chumbo Prata Cobre Ferro Iodo Alumínio Cloreto de sódio Enxofre Água Sódio Lítio Densidade (g/cm³) a 25ºC 22,6 21,5 19,3 15,5 11,3 10,5 8,96 7,87 4,93 2,70 2,17 2,07 1,00 0,97 0,53 Material Madeira balsa Bambu Couro seco Manteiga Borracha Ébano Gelatina Osso Giz Areia Porcelana Bola de gude Quartzo Granito Diamante Densidade (g/cm³) a 25ºC 0,11 a 0,14 0,31 a 0,4 0,86 0,86 a 0,87 0,91 a 1,25 1,11 a 1,33 1,27 1,7 a 2,0 1,9 a 2,8 2,14 a 2,36 2,3 a 2,5 2,6 a 2,84 2,65 2,64 a 2,76 3,51 Fonte: D.R. Lide (Ed.), CRC Handbook of Chemistry and a Physics, 82, Ed., Boca Raton, CRC Press, 2001. P.4-39ss e 15-29 FATORES QUE AFETAM A DENSIDADE A densidade depende, em primeiro lugar, do material considerado. Em segundo lugar, a densidade de um mesmo material depende da temperatura. Um aquecimento, por exemplo, provoca a dilatação do material (aumento de volume) e isso interfere no valor da densidade. Mudanças de estado físico provocam mudanças de densidade de uma substância. A água líquida, por exemplo, tem densidade de 1 g/cm3 , e a água sólida (gelo) tem densidade 0,92 g/cm³ . Isso permite entender por que o gelo flutua na água. Exercícios 1 – Uma caixa d’água apresenta as seguintes medidas: 3 m de comprimento; 2,80 m de largura e 1,75 m de altura. Determine: a) O seu volume. b) A quantidade de litros de água, estando ela completamente cheia. 2 – Um caminhão pipa transporta 15 m³ de água. Quantas caixas d’água de 500 L poderão ser enchidas por este caminhão? 3 – Um determinado material de 15 g ocupa um volume de 30 cm³. a) Qual a densidade deste material? NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 b) Se este material for mergulhado em água o que acontecerá com ele? Por que? ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA Como dissemos no início deste capítulo, dependendo da energia de ativação das moléculas, a matéria pode se apresentar nos estados físicos sólido, líquido ou gasoso. CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS ESTADOS FÍSICOS SÓLIDO: Forma e volume definidos; a energia de agitação das moléculas é baixa o que faz com que a força de atração entre as moléculas seja maior que a força de repulsão, logo, essas moléculas encontram-se muito mais unidas. LÍQUIDO: Forma variável e volume constante; a energia de agitação entre as moléculas é maior o que faz com que elas se afastem um pouco mais; há um equilíbrio entre as forças de atração e repulsão. GASOSO: Forma e volumes variáveis; a energia de agitação é bem grande, fazendo com que as moléculas estejam bem afastadas umas das outras; com isso, a força de atração entre elas passa a ser menor do que a força de repulsão. Esse estado de agregação das moléculas pode ser alterado se aumentarmos ou diminuirmos a energia de agitação. Isto é possível quando, por exemplo, alteramos a temperatura. Com isso, a matéria pode mudar de estado físico. MUDANÇAS DE ESTADOS FÍSICOS FUSÃO SÓLIDO VAPORIZAÇÃO GASOS O LÍQUIDO SOLIDIFICAÇÃO CONDENSAÇÃO (RE) SUBLIMAÇÃO Observações importantes: a) Enquanto a matéria estiver mudando de estado físico, a temperatura permanece constante. Com isso, temos pontos constantes, ou seja, temperaturas constantes. b) A vaporização pode ocorrer de duas formas: uma, à temperatura ambiente, sendo chamada de EVAPORAÇÃO; outra, com aumento gradual de temperatura, sendo chamada de EBULIÇÃO. c) Os pontos de fusão e ebulição são características fixas para cada tipo de substância. A partir deles podemos identificar o tipo de substância que está mudando de estado físico. A utilidade prática de saber os valores de ponto de fusão e ponto de ebulição de determinada substância é poder prever as faixas de temperatura em que a substância é sólida, líquida ou gasosa. NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 Ponto de fusão (PF) e ponto de ebulição (PE) de algumas substâncias, em graus Celsius (ºC), ao nível do mar. Substância Tungstênio Platina Ferro Cobre Ouro Prata Cloreto de sódio Alumínio Chumbo Enxofre Iodo Naftaleno PF PE Substância PF PE 3.422 1.768 1.538 1.085 1.064 962 801 660 327 115 114 80 5.555 3.825 2.861 2.562 2.856 2.162 1.465 2.519 1.749 445 184 218 Benzeno Água Bromo Mercúrio Amônia Metanol Cloro Etanol Metano Nitrogênio Oxigênio Hidrogênio 6 0 -7 -39 -78 -98 -102 -114 -182 -210 -219 -259 80 100 59 357 -33 65 -34 78 -162 -196 -183 -253 Fonte: D.R. Lide (Ed.), CRC Handbook of Chemistry and a Physics, 82, Ed., Boca Raton, CRC Press, 2001. P.3-3ss e 4-39ss. Exercícios 1 – Às vezes, nos dias frios ou chuvosos, o lado interno dos vidros dos carros, em que há alguém, fica embaçado. Por que isso acontece? 2 – Uma churrasqueira é feita de ferro. Sabendo que o ponto de fusão do ferro é 1.538ºC, o que você pode afirmar sobre a temperatura do carvão em brasa que está na churrasqueira durante o preparo do churrasco? Explique. 3 – O ponto de fusão do ouro é de 1.064ºC e o do rubi é 2.054ºC. Após um incêndio, foram encontrados os restos de um anel feito de ouro e rubi. O ouro estava deformado, pois derreteu durante o incêndio, mas o rubi mantinha seu formato original. O que se pode afirmar sobre a temperatura das chamas durante o incêndio? Justifique sua resposta. 4 – Lojas de materiais para piscinas vendem um produto chamado “cloro líquido” e outro chamado “cloro sólido”. Consulte a tabela de pontos de fusão e de ebulição, fornecida neste capítulo, e comente se esses produtos podem ser a substância cloro. Justifique. SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS Os químicos consideram que uma substância é uma porção de matéria que tem propriedades bem definidas e que lhe são características. Da mesma maneira como você consegue reconhecer um amigo por um conjunto de suas características. Entre essas propriedades estão o ponto de fusão, o ponto de ebulição, a densidade, o fato de ser inflamável ou não, a cor, o odor etc. Duas substâncias diferentes podem, eventualmente, possuir algumas propriedades iguais, mas nunca todas elas. Caso aconteça de NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 todas as propriedades de duas substâncias serem iguais, então elas são, na verdade a mesma substância. SUBSTÂNCIAS PURAS Uma substância pura, como o próprio nome diz, está pura, ou seja, não está misturada com outra substância ou com outras substâncias. Elas podem ser puras simples ou compostas. As substâncias simples são formadas por átomos de apenas um elemento e as substâncias compostas, por átomos de dois ou mais elementos, conforme salienta o esquema abaixo. Substância Pura Simples Pode ser Átomos de apenas 1 elemento químico Pó Por exemplo H2 O2 r O3 N2 S8 Pode ser Composta Átomos de 2 ou mais elementos químicos H2O CO2 NH3 C2H6 Por exemplo O H3PO MISTURA Uma mistura é uma porção de matéria que corresponde à adição de duas ou mais substâncias puras. A partir do momento em que elas são adicionadas, deixam obviamente de ser consideradas substâncias puras. Elas passam a ser as substâncias componentes da mistura. MISTURAS HETEROGÊNEAS E HOMOGÊNEAS Mistura heterogênea é uma mistura que não possui as mesmas propriedades em toda a sua extensão. Mistura homogênea é uma mistura que tem as mesmas propriedades em todos os seus pontos. NÚMERO DE FASES DE UMA MISTURA Podemos definir fase como uma porção de uma amostra de matéria qie apresenta as mesmas propriedades em todos os seus pontos. Uma fase pode apresentar-se contínua ou fragmentada em várias partes. Assim concluímos que uma mistura homogênea apresenta uma só fase e uma mistura heterogênea apresenta duas ou mais fases. CONCEITUAÇÃO DE SISTEMA NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 Um sistema pode ser constituído por uma substância pura ou por uma mistura de substâncias. Pode ser pequeno como uma gotícula de líquido examinada ao microscópio ou grande como a atmosfera do planeta. Exercícios 1 – Um sistema é formado por uma “pedra” de gelo, água líquida, sal dissolvido na água e três bolinhas da substância chamada polietileno (um plástico menos denso que a água) a) Quantas fases há nesse sistema? b) Quantos componentes formam esse sistema (isto é, quantas substâncias químicas diferentes há nele)? 2 – O granito é uma rocha na qual existem três fases sólidas. Uma delas, geralmente esbranquiçada, é formada pela substância quartzo. Outra, cinzenta ou bege, é formada pela substância feldspato. E uma terceira fase, geralmente preta é constituída pela substância mica. a) O granito é uma substância ou uma mistura? Justifique. b) O granito é uma solução? Por quê? PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS Deverá servir como trabalho de pesquisa pelo aluno O CONCEITO DE REAÇÃO QUÍMICA Reação química é uma transformação em que novas substâncias são formadas a partir de outras. EXEMPLOS DE REAÇÃO QUÍMICA Combustão do Etanol Etanol + Oxigênio Gás carbônico + Água Nessa representação da combustão do etanol, os sinais de mais (+) podem ser lidos como “e”. A seta () pode ser lida como “reagem para formar”. Reação entre ferro e enxofre Enxofre + Ferro Sulfeto Ferroso Alguns exemplos cotidianos de reação química Há algumas evidências que estão, de um modo geral, associadas à ocorrência de reações químicas e que são, portanto, pistas que podem indicar sua ocorrência. Entre essas evidências estão: Liberação de calor – por exemplo, nas combustões; Mudança de cor – por exemplo, quando um alvejante é derrubado, por descuido, numa roupa colorida; Mudança de odor – por exemplo, quando frutas, carnes e outros alimentos se estragam; Liberação de gás – por exemplo, ao jogar um comprimido efervescente em água. NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 REAGENTES E PRODUTOS As substâncias inicialmente presentes num sistema e que se transformam em outras devido à ocorrência de uma reação química são denominadas REAGENTES. E as novas substâncias produzidas são chamadas PRODUTOS. Exercícios 1- Quando uma folha de papel queima, diz-se que está havendo uma reação química. Já quando uma toalha de papel é rasgada, não está havendo reação química. Explique a razão para a diferente classificação de ambos os processos. 2- A substância cloreto de amônio, um sólido branco, é empregada desde a Antiguidade como adubo para vegetais. Os egípcios, por exemplo, obtinham-na a partir do esterco de camelo. Muitos dos fertilizantes atualmente produzidos em indústrias químicas contêm essa substância em sua composição. Sabe-se que: O cloreto de amônio sofre decomposição produzindo os gases amônia e cloreto de hidrogênio. Por decomposição, a amônia origina os gases nitrogênio e hidrogênio, e o cloreto de hidrogênio origina os gases cloro e hidrogênio. Os gases nitrogênio, hidrogênio e cloro não sofrem decomposição. a) Quantas substâncias químicas diferentes são mencionadas nas três afirmações acima? b) Quais delas são substâncias simples e quais são compostas? Deixe claro o critério que você empregou para responder. SÍMBOLOS REPRESENTAM ELEMENTOS São conhecidos atualmente mais de 100 elementos químicos. Cada um deles tem um nome e um símbolo diferente. O símbolo de um elemento vem de uma ou duas letras tiradas de seu nome em latim. Por causa disso, nem todos os símbolos têm relação lógica com o nome do elemento em português. FÓRMULAS REPRESENTAM SUBSTÂNCIAS Todas as substâncias são formadas por átomos. As substâncias simples são formadas por átomos de um único elemento e as substâncias compostas, por átomos de dois ou mais elementos diferentes. As moléculas são as menores unidades que apresentam a composição característica de um substância. As moléculas são formadas por átomos. Para representar as moléculas de uma substância, seja ela simples ou composta, os químicos utilizam fórmulas. Elemento Iodo Símbolo I Elemento Ouro Símbolo Au NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 Magnésio Manganês Mercúrio Níquel Nitrogênio Mg Mn Hg Ni N Oxigênio Potássio Prata Sódio Zinco O K Ag Na Zn Exercícios 1 – A vitamina C é representada por C6H22O6. a) Essa representação __ C6H22O6 ___ é um símbolo ou uma fórmula química? b) Quantos elementos fazem parte desta substância? 2 – O ácido sulfúrico é a substância química produzida e comercializada em maior quantidade pela indústria química mundial. Essa substância é formada por moléculas nas quais há dois átomos de hidrogênio, um átomo de enxofre e quatro de oxigênio. Represente o ácido sulfúrico por meio de uma fórmula. MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD EXPERIÊNCIA SOBRE ESPALHAMENTOS DE PARTÍCULAS ALFA Ernest Rutherford, cientista nascido na Nova Zelândia, realizou em 1911 um experimento que conseguiu descartar de vez o modelo atômico de esfera rígida. Rutherford atirou numa finíssima folha de ouro, cuja espessura se estima em torno de trezentos ou trezentos e cinqüenta átomos, o que corresponde a cerca de 0,00001 cm! A “metralhadora” usada por ele lançava pequenas partículas portadoras de carga elétrica positiva, chamada de partículas alfa. Para saber se essas “balas” atravessavam ou ricocheteavam, ele usou uma tela com um material apropriado (fluorescente) que emite uma luminosidade instantânea quando atingida por uma partícula alfa. A experiência mostrou que a grande maioria das partículas alfa atravessava a folha. Apenas algumas poucas eram desviadas ou ricocheteavam. Assim, os átomos não poderiam ser maciços, pois parte das partículas alfa conseguiu atravessa-los. Isso permitiu a Rutherford concluir que: NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 O átomo não é maciço, apresentando mais espaço vazio do que preenchido; A maior parte da massa do átomo se encontra em uma pequena região central (que chamamos de núcleo) dotada de carga positiva, onde estão os PRÓTONS; Na região ao redor do núcleo (que chamamos de eletros fera) estão os ELÉTRONS, muito mais leves (1.836 vezes) que os prótons. A contagem do número de partículas que atravessavam e que ricocheteavam permitiu fazer uma estimativa de que o raio de um átomo de ouro (núcleo e eletros fera) é cerca de dez mil vezes maior que o raio do núcleo. NÚMERO ATÔMICO E NÚMERO DE MASSA Em 1932, o inglês James Chadwick descobriu uma outra partícula subatômica de massa muito próxima à do próton, porém sem carga elétrica. Essa partícula, que passou a ser chamada de NÊUTRON, localiza-se no núcleo do átomo, juntamente com os prótons. No estudo da química, são de fundamental importância as definições: Número atômico (Z) é o número de prótons presentes no núcleo de um átomo. Número de massa (A) é a soma do número de prótons (Z) e de nêutrons (N) presentes no núcleo de um átomo. O número de massa pode ser expresso matematicamente da seguinte maneira: A=Z+N CONCEITO MODERNO DE ELEMENTO QUÍMICO Elemento químico é o conjunto de átomos que possuem o mesmo número de prótons, isto é, o mesmo número atômico. ISÓTOPOS Isótopos são dois ou mais átomos que possuem mesmo número atômico (Z) e diferentes números de massa (A). ÍONS Quando um átomo está eletricamente neutro, ele possui prótons e elétrons em igual número. NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 Quando um átomo eletricamente neutro perde ou recebe elétrons, ele se transforma em um íon. Íon negativo é chamado de ânion Íon positivo é chamado de cátion O MODELO ATÔMICO DE BOHR Em 1913 Niels Bohr propôs um outro modelo, mais completo, que conseguia explicar o espectro de linhas. Em seu modelo, Bohr incluiu uma série de postulados (uma afirmação aceita como verdadeira, sem demonstração): Os elétrons nos átomos se movimentam ao redor do núcleo em trajetórias circulares chamadas camadas ou níveis. Cada um desses níveis possui um valor determinado de energia. Não é permitido a um elétron permanecer entre dois desses níveis. Um elétron pode passar de um nível para outro de maior energia desde que absorva energia externa (ultravioleta, luz visível, infra-vermelho, etc.) Quando isso acontece dizemos que o elétrons foi excitado e ocorreu uma transição eletrônica. A transição de retorno do elétron ao nível inicial se faz acompanhar da liberação de energia na forma de ondas eletromagnéticas, por exemplo, com luz visível ou ultravioleta. O modelo atômico de Rutherford, modificado por Bohr, é também conhecido como modelo de Rutherford-Bohr. SUBNÍVEIS DE ENERGIA A estrutura fina dos espectros foi explicada quando os cientistas propuseram que os níveis de energia são formados por subdivisões, chamadas de subníveis. Estes são designados pelas letras minúsculas s,p,d,f,g,h etc. A camada K é formada pelo subnível s. A camada L é formada pelos subníveis s e p. A camada M é formada pelos subníveis s, p e d. A camada N é formada pelos subníveis s, p, d e f. E assim por diante...Cada subnível comporta um certo número máximo de elétrons, conforme mostrado pela tabela: NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 Subnível S P D f Número máximo de elétrons 2 6 10 14 DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA EM ÁTOMOS NEUTROS A partir da distribuição eletrônica nos subníveis, podemos estabelecer a distribuição eletrônica nos níveis ou camadas. Veja os exemplos: Exercícios: 1 – (Unifor-CE) Dentre as espécies químicas: As que apresentam átomos cujos núcleos possuem 6 nêutrons são? NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 a) b) c) d) e) 2 – (U.São Marcos – SP) O átomo de alumínio contém a) 27 prótons. b) 27 elétrons. c) 13 neutrôns. d) 40 prótons. e) 14 neutrôns. 3 - (Unitau-SP) Um átomo que possui configuração 1s², 2s², 2p6, 3s², 3p³ apresenta na camada mais externa: a) 2 elétrons. b) 3 elétrons. c) 5 elétrons. d) 12 elétrons. e) 15 elétrons. 4 – (Uniute-MG) Um átomo cuja configuração eletrônica é 1s², 2s², 2p6, , 3s², 3p6, 4s² tem como número atômico: a) 10 b) 20 c) 18 d) 2 e) 8 NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 A ESTRUTURA DA TABELA PERIÓDICA NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 PERÍODOS Chamamos de período a cada uma das 7 linhas horizontais. FAMÍLIAS OU GRUPOS Na forma curta da tabela periódica há dezoito colunas, seqüências verticais de elementos. Cada uma delas é um grupo, ou família, de elementos,. Por definição da União Internacional de Química Pura e Aplicada (Iupac) os grupos são numerados atualmente de 1 a 18, mas ainda é bastante comum a utilização de uma representação com letras e números. A disposição dos elementos na tabela periódica é tal que elementos com propriedades semelhantes ficam num mesmo grupo, por sua importância para a química, recebem nomes especiais: O grupo 1, ou 1, ou 1ª, é o grupo dos METAIS ALCALINOS. O grupo 2, ou 2A, é o grupo dos metais ALCALINO-TERROSOS. O grupo 16, ou 6A, é o grupo dos CALCOGÊNEOS. O grupo 17, ou 7A, é o grupo dos HALOGÊNIOS. O grupo 18, ou 0 (zero), é o grupo dos GASES NOBRES. METAIS, NÃO METAIS E SEMIMETAIS Os elementos conhecidos com METAIS formam substâncias simples que, de modo geral, conduzem bem a corrente elétrica e o calor, são facilmente transformadas em lâminas e em fios e são sólidas nas condições ambientes (isto é, 25ºC de temperatura e pressão equivalente ao valor médio da pressão atmosférica ao nível do mar), exceção feita àquela substância simples formada pelo mercúrio (Hg), que é líquida. Os elementos denominados NÃO-METAIS (alguns os chamam AMETAIS) formam substâncias simples que, ao contrário dos metais, não conduzem bem o calor nem corrente elétrica (exceto o carbono na forma da substância simples grafite), não são facilmente transformados em lâminas ou em fios. Dos não-metais, onze formam substâncias simples gasosas nas condições ambientes (hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, flúor, cloro e gases nobres), um forma substância simples líquida (bromo) e os demais formam substâncias simples sólidas. Alguns autores chamam de SEMIMETAIS alguns elementos que apresentam propriedades “intermediárias” entre os dos metais e as dos não-metais. Eles formam substâncias simples sólidas nas condições ambientes. Dois semimetais de muita importância prática são o silício e o germânio, empregados em componentes eletrônicos. A REGRA DO OCTETO Ao contrário de todos os outros elementos, os gases nobres apresentam a última camada contendo 8 elétrons, com exceção do hélio, no qual a última camada só comporta 2. Tudo indica, portanto, que possuir 8 elétrons na última camada (ou 2 caso seja a camada K) faz com que os o átomo fique estável. Com raciocínio semelhante a esse, William Kossel e Gilbert Newton Lewis propuseram, independentemente, no ano de 1916, uma regra para interpretar a ligação entre átomos, que ficou conhecida como a regra do octeto de elétrons (ou, simplesmente, regra do octeto). De acordo com ela: Um átomo estará estável quando sua última camada possuir 8 elétrons (ou 2 caso se trate da camada K). Os átomos não-estáveis se unem aos outros a fim de adquirir essa configuração de estabilidade. LIGAÇÃO IÔNICA NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 TENDÊNCIA DOS ELEMENTOS A PERDER OU RECEBER ELÉTRONS Formação de íons e ligação iônica. Vejamos como pode acontecer a união de metal e não-metal do ponto de vista da regra do octeto. Consideremos átomos neutros dos elementos sódio e cloro: 11Na: K – 2 L – 8 M – 1 17Cl: K – 2 L – 8 M – 7 Não estão estáveis, pois não apresentam 8 elétrons na última camada. Nenhum deles está estável, de acordo com a regra do octeto. Contudo, se houver uma transferência de 1 elétrons do sódio para o cloro, ambos atingirão a estabilidade. 11Na: K – 2 L – 8 17Cl: K – 2 L – 8 M – 8 Ambos adquirem a estabilidade, pois ficam com 8 elétrons na última camada. Esse processo pode ser esquematizado simplificadamente, representando-se por bolinhas os elétrons da última camada (a camada de valência) ao redor do símbolo do elemento. Metais têm tendência a formar cátions; e não-metais, a formar ânions. LIGAÇÃO COVALENTE PROPRIEDADE DAS SUBSTÂNCIAS FORMADAS POR NÃO-METAIS Substâncias formadas pela união de átomo de não-metais (incluindo o hidrogênio) apresentam baixos pontos de fusão e de ebulição e não conduzem a corrente elétrica nos estados líquido e sólido. LIGAÇÃO COVALENTE Os químicos propuseram que, em substâncias como H2, O2, os átomos se mantém unidos porque suas eletrosferas compartilham alguns elétrons, isto é, fazem uso comum da quantidade de elétrons necessária para que passem a ter eletrosfera semelhante a de gás nobre. Nas representações seguintes, as bolinhas pretas representam os elétrons da camada de valência. As circunferências representam a eletrosfera dos átomos. LIGAS METÁLICAS NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 Ligas metálicas são misturas sólidas de dois ou mais elementos, sendo que a totalidade (ou pelo menos a maior parte) dos átomos presentes é de elementos metálicos. O “ouro 18 quilates” é uma liga de ouro e cobre (e, eventualmente, prata) o bronze é uma liga de cobre e estanho, o latão é uma liga de cobre e zinco e o aço é uma liga de ferro com pequena quantidade de carbono. Exercícios 1 – (Unitins-TO) Os átomos pertencentes à família dos metais alcalino-terrosos e dos halogênios adquirem configuração eletrônica de gases nobres quando, respectivamente, formam íons com número de carga: a) +2 e -1 b) +1 e -1 c) -1 e +2 d) -2 e -2 e) +1 e -2 2 – (Unicamp-SP) A uréia (CH4N2O) é o produto mais importante de excreção do nitrogênio pelo organismo humano. Na molécula da uréia, formada por oito átomos, o carbono apresenta duas ligações simples e uma dupla, o oxigênio uma ligação dupla, cada átomo de nitrogênio três ligações simples e cada átomo de hidrogênio uma ligação simples. Átomos iguais não se ligam entre si. Baseando-se nessas informações, escreva a fórmula estrutural da uréia, representando ligações simples por um traço ( - ) e ligações duplas por dois traços (=). COMPARAÇÃO ENTRE OS TRÊS TIPOS DE SUBSTÂNCIAS NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 O CONCEITO ÁCIDO-BASE DE ARRHENIUS Fundamentado em experiências de condutividade elétrica como as que descrevemos, o químico Arrhenius propôs em 1887, as seguintes definições: Ácido é todo composto que dissolvido em água, origina H+ como único cátion. Base é todo composto que, dissolvido em água, origina OH- como único ânion. ÁCIDOS FÓRMULA E NOMENCLATURA Ácidos não-oxigenados (ou hirácidos) As substâncias HF, HCl, HBr, HI, H2S, e HCN são gasosas nas condições ambientes. Quando dissolvidos em água são considerados ácidos, pois sofrem ionização liberando íons H+. Para denominar esse tipo de ácido, basta escrever o nome do elemento, seguido da terminação ÍDRICO. HF ácido fluorídrico HCl ácido clorídrico Ácidos oxigenados (ou oxiácidos) Há várias maneiras de ensinar a dar nomes para os ácidos que contêm oxigênio. A que consideramos mais prática para ser apresentada neste momento requer que se conheça a fórmula de seis ácidos, quatro dos quais são: HNO3 ácido nítrico H2SO4 ácido sulfúrico HClO3 ácido clórico H3PO4 ácido fosfórico Perceba que todos os nomes terminam em ico. A partir deles, acrescentando ou retirando oxigênios, conseguimos a fórmula de outros ácidos. BASES FÓRMULAS E NOMENCLATURA As bases de Arrhenius são compostos iônicos formados por uim cátion de elemento metálico ligado ionicamente ao íon OH- . Por exemplo: NaOH Ca(OH)2 Bases de metais que possuem carga fixa Há metais que, ao participarem de uma ligação iônica, o fazem sempre com a mesma carga. NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 Esses metais formarão apenas uma base, cujo nome é dado escrevendo as palavras “hidróxido de” seguidas pelo nome usual do metal. Assim, por exemplo: NaOH hidróxido de sódio Ca(OH)2 hidróxido de cálcio KOH Zn(OH)2 hidróxido de zinco hidróxido de potássio AgOH hidróxido de prata Al(OH)3 hidróxido de alumínio SAIS Podemos definir sal como um composto iônico que contém cátion proveniente de uma base e ânion proveniente de um ácido. SAIS NORMAIS: FÓRMULA E NOMENCLATURA Retirando hidrogênios ionizáveis de um ácido obtém-se a fórmula do ânion dele derivado (lembre-se que esse ânion possuirá tantas cargas negativas quantos forem os H+ retirados). A nomenclatura dos ânions é feita substituindo-se a terminação do nome do ácido pela terminação do nome do ânion, conforme a seguinte regra: Ácido Ânion ídrico eto oso ito ico ato Para compreender analise os exemplos: NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 ÓXIDOS: DEFINIÇÃO E NOMENCLATURA Óxido é todo composto químico formado pelo oxigênio e um outro elemento que não seja o flúor. ÓXIDOS MOLECULARES Uma vez que o oxigênio é um não-metal, para que um óxido seja molecular basta que o oxigênio esteja combinado com outro não-metal ou com um semimetal. Como exemplos podemos destacar os óxidos formados pelo nitrogênio: NO monóxido de mononitrogênio NO2 dióxido de mononitrogênio N2O monóxido de dinitrogênio N2O3 trióxido e dinitrogênio N2O4 tetróxido de dinitrogênio N2O5 pentóxido de dinitrogênio ÓXIDOS IÔNICOS Os óxidos iônicos apresentam oxigênio combinado com um metal (lembre-se que, de modo geral, metal e não-metal se unem por ligação iônica). São exemplos de óxidos de metais com carga fixa: Na2O – óxido de sódio CaO – óxido de cálcio Al2O3 – óxido de alumínio K2O – óxido de potássio BaO – óxido de bário ÓXIDOS ÁCIDOS OU ANIDRIDOS SO3 + H2O H2SO4 CO2 + H2O H2CO3 N2O5 + H2O 2HNO3 Óxidos ácidos reagem com a água formando ácido. Agora analise as equações de algumas reações de óxidos ácidos com bases: SO3 + 2NaOH Na2SO4 + H2O CO2 + Ca(OH)2 CaCo3 + H2O Os óxidos ácidos reagem com bases formando sal e água. NET – INFO NÚCLEO DE ENSINO TECNOLÓGICO Rua oto de alencar nº 35-39, Maracanã/RJ - tel. 2204-1398/2234-2918 ÓXIDOS BÁSICOS CaO + H2O Ca(OH)2 NA2O + H2O 2NaOH Óxidos básicos reagem com água formando base. Na2O + H2SO4 Na2SO4 + H2O Óxidos básicos reagem com ácidos formando sal e água. PERÓXIDOS São substâncias que apresentam íon O. . O H2O2 é o peróxido mais utilizado pelas indústrias químicas, sendo empregado no processamento de madeira, celulose e papel, no tratamento de despejos industriais e na fabricação de solventes e plásticos.
