Química - CEFET

CENTRO FEDERAL DE
EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA
DE MINAS GERAIS
Curso Pró-Técnico
Disciplina:
Química
Texto Experimental – 1a Edição
Professor Sebastião Florêncio Mendes
Varginha – Minas Gerais
Dezembro de 2006
........................................................... Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais – Campus VIII - Varginha
Química
Fonte: http://www.canacintra.org.mx/principal/servicios/medio_ambiente/imagenes/Planta%20Quimica.jpg
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Sumário
1. PROPRIEDADES GERAIS DA MATÉRIA ..................................................................................................... 1
1.1- INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................... 1
1.2 – PROPRIEDADES GERAIS DA MATÉRIA............................................................................................ 1
1.3 – PROPRIEDADES ESPECÍFICAS DA MATÉRIA.................................................................................. 1
1.3.1 – Propriedades Físicas .................................................................................................................... 1
1.3.2 – Propriedades Químicas ................................................................................................................ 2
1.3.3 – Propriedades Organolépticas ....................................................................................................... 2
1.4 – ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA ...................................................................................................... 2
1.4.1 - Sólido............................................................................................................................................ 2
1.4.2 – Líquido .......................................................................................................................................... 2
1.4.3 – Gasoso ......................................................................................................................................... 3
1.5 – MUDANÇAS ENTRE ESTADOS FÍSICOS........................................................................................... 3
1.6 – TESTES DE REVISÃO DO CAPÍTULO................................................................................................ 4
2. SUBSTÂNCIAS E MISTURAS ....................................................................................................................... 6
2.1- INTRODUÇÃO ....................................................................................................................................... 6
2.2 – SUBSTÂNCIA PURA E MISTURA ....................................................................................................... 6
2.3 – DIFERENÇA PRÁTICA ENTRE UMA SUBSTÂNCIA PURA E UMA MISTURA .................................. 6
2.4 – TIPOS DE MISTURAS ......................................................................................................................... 7
2.5 – PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS ................................................................................ 8
2.5.1 – MISTURAS HETEROGÊNEAS .................................................................................................... 8
3. TRANSFORMAÇÕES FÍSICAS E QUÍMICAS ............................................................................................. 10
3.1 – FENÔMENO FÍSICO .......................................................................................................................... 10
3.2 – FENÔMENO QUÍMICO ...................................................................................................................... 10
3.3 – EQUAÇÃO QUÍMICA ......................................................................................................................... 10
3.4 – TIPOS DE REAÇÕES QUÍMICAS...................................................................................................... 11
3.5 – TESTES DE REVISÃO DO CAPÍTULO.............................................................................................. 11
4. ESTRUTURA ATÔMICA DA MATÉRIA ...................................................................................................... 15
4.1 - EVOLUÇÃO NO CONCEITO DE ÁTOMO .......................................................................................... 15
4.2 - COMPOSIÇÃO DO ÁTOMO ............................................................................................................... 16
4.3 - CARACTERÍSTICAS DO ÁTOMO ...................................................................................................... 17
4.4 - ISÓTOPOS , ISÓBAROS E ISÓTONOS............................................................................................. 17
4.5 - ELEMENTOS QUÍMICOS E ÍONS ...................................................................................................... 18
4.6 - DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA EM NÍVEIS DE ENERGIA ................................................................. 18
4.6.1 - Diagrama de Linus Pauling.......................................................................................................... 19
4.6.2 - Exemplos..................................................................................................................................... 20
4.7 - EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO................................................................................................................ 21
Apêndice I ........................................................................................................................................................ 23
Questões o SIMULADO do Curso Pró-Técnico de Varginha (25 de novembro de 2006) ........................... 23
Referências Bibliográficas................................................................................................................................ 25
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1. PROPRIEDADES GERAIS DA MATÉRIA
1.1- INTRODUÇÃO
Vejamos alguns conceitos importantes:
a) Matéria: Significa tudo o que possui massa e ocupa lugar no espaço.
b) Corpo: É uma porção limitada da matéria.
c) Objeto: É um corpo que se presta a uma finalidade determinada
d) Substância: É a qualidade da matéria
e) Partículas: São as formadoras das substâncias, podendo ser chamadas de íons, átomos
e moléculas (conjuntos de átomos).
1.2 – PROPRIEDADES GERAIS DA MATÉRIA
São aquelas propriedades presentes em qualquer tipo de matéria. As mais importantes
são:
a) Inércia: A matéria não pode por si só modificar a sua condição de movimento ou repouso.
b) Impenetrabilidade: Dois corpos não podem ocupar, ao mesmo tempo, o mesmo lugar no
espaço.
c) Divisibilidade: A matéria pode sempre ser dividida em porções cada vez menores.
d) Massa: É a quantidade de matéria existente em um corpo. As principais unidades de
massa são kg (quilograma) ; g (grama) ; mg (miligrama)
e) Volume: É a ocupação espacial da matéria.
3
3
As principais unidades são: kl (quilolitro) ; m (metro cúbico) ; l (litro); dm (decímetro
3
cúbico) ; ml (mililitro) e cm (centímetro cúbico).
3
3
Observação: 1 m = 1 kl = 1.000 dm = 1.000 l.
1.3 – PROPRIEDADES ESPECÍFICAS DA MATÉRIA
São aquelas utilizadas para identificar e diferenciar os diversos materiais. Podem ser:
1.3.1 – Propriedades Físicas
1) Densidade (d)
Densidade absoluta ou massa específica é uma característica própria de cada
material, definida como razão entre a massa de uma amostra dele e o volume
ocupado por essa massa, portanto
d = m/ v
Em geral a densidade dos sólidos é maior do que a dos líquidos e esta por sua vez, é
maior que a dos gases. A massa de um objeto pode ser medida facilmente com uma
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balança e o volume de um objeto regular pode ser calculado medindo-se e
multiplicando-se largura ( l ) , comprimento ( c ) e altura ( h ).
O volume de objetos irregulares pode ser medido colocando-os em um recipiente
graduado cheio de líquido ( água ? ) e medir a variação de volume deste líquido.
2) Ponto de fusão : É a temperatura na qual uma substância pura passa do estado
sólido para o estado líquido.
3) Ponto de ebulição: É a temperatura na qual uma substância pura passa do estado
líquido para o estado gasoso.
1.3.2 – Propriedades Químicas
1) Combustão: Queima de uma folha de papel
2) Oxidação: Ferrugem em uma barra de ferro.
3) Fermentação: Preparação de bebidas alcoólicas.
1.3.3 – Propriedades Organolépticas
São aquelas propriedades perceptíveis pelos nossos sentidos
1) Visão: Cor, brilho, transparência, opacidade, etc.
2) Olfato: Cheiro ou odor.
3) Tato: Estado físico, quente e frio, etc.
4) Paladar: Sabor
5) Audição: música, ruído, murmúrio, etc.
1.4 – ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA
1.4.1 - Sólido
a) Maior agregação de partículas
b) Maior organização das partículas
c) Menor energia e movimento de partículas
d) Forma e volume definidos
1.4.2 – Líquido
a) Grande agregação de partículas
b) Organização intermediária de partículas
c) Energia intermediária e movimentação relativa de partículas
d) Forma variável e volume definido
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1.4.3 – Gasoso
a) Máxima desagregação de partículas
b) Máxima desorganização de partículas
c) Máxima energia e movimentação de partículas
d) Forma e volume variáveis (o gás tende a ocupar todo o volume oferecido a ele)
Sólido → Líquido →
Gasoso
Energia crescente (gasto de energia)
Sólido ←
Líquido
←
Gasoso
Energia decrescente (liberação de energia)
1.5 – MUDANÇAS ENTRE ESTADOS FÍSICOS
Mudanças de estados físicos são fenômenos que não alteram a qualidade nem a
quantidade de matéria.
Observação: A vaporização ocorre de diversas formas tais como evaporação natural (lenta e
superficial), ebulição (violenta com formação de bolhas em todo o líquido) e calefação
(instantânea, gotículas d’água ao encontrar chapa metálica super-aquecida).
Solidificação ou
Condensação ou
Congelamento
Liquefação
SÓLIDO
LÍQUIDO
Fusão
GASOSO
Vaporização
S u b l i m a ç ã o
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1.6 – TESTES DE REVISÃO DO CAPÍTULO
1) Analise os seguintes dados relativos às 3 substância A, B e C:
Propriedades
A
B
o
Ponto de fusão
-10 .C
o
Ponto de ebulição
50 .C
C
o
- 50o.C
o
10o. C
150 .C
800 .C
Considerando o código S= sólido, L= líquido e G= gasoso, assinale a opção do estado físico
o
correto de cada substância a 25 .C ( temperatura ambiente), A, B e C, respectivamente:
a. ( ) L, G, S
b. ( ) L S, G
c.
( ) G, L, S
d. ( ) G, S, L
2) O quadro abaixo mostra a densidade de alguns metais:
Metal
Alumínio
D ( g / cm3 )
Zinco
2,7
7,1
Prata
10,5
Ouro
19,3
Com base na tabela anterior, indique a opção que possui o metal adequado para se
confeccionar uma esfera de 210 g que ocupa 0,02 litros.
a) Alumínio
b) Zinco
c) Prata
d) Ouro
3) Não ajuda a determinar a substância:
a) Cor
b) Cheiro
c) Massa
d) Ponto de fusão
4) Bolinhas de naftalina são utilizadas contra baratas. Ao serem colocadas em armários, com o
decorrer do tempo, diminuem de tamanho. O fenômeno que explica corretamente este
comportamento é:
a)
b)
c)
d)
condensação
fusão
liquefação
sublimação
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5) A tabela abaixo apresenta os valores de algumas propriedades físicas de 3 substâncias:
Substância
Temperatura de Fusão /º C
Temperatura de Ebulição /ºC
Densidade
3
g/cm
Álcool
- 114,5
78,4
0,789
Acetona
-94,8
56,2
0,791
Naftalina
80,2
218,5
1,145
Considerando os dados da tabela, pode-se afirmar que:
a) o álcool evapora mais facilmente que a acetona.
o
b) a 0 .C apenas a naftalina encontra-se no estado sólido.
o
c) as 3 substâncias encontram-se no estado líquido a 60 C.
d) a densidade é a propriedade mais adequada para distinguir o álcool da acetona.
6) Em relação aos estados físicos de uma substância, podemos afirmar corretamente que:
a) a passagem do estado líquido para o estado sólido é chamada condensação.
b) durante a fusão da substância estarão presentes os estados líquido e gasoso.
c) no estado gasoso as partículas da substância estão muito próximas umas das outras.
d) O estado gasoso tem um conteúdo energético maior que o estado líquido.
7) Dentre as transformações abaixo apresentadas, a que ocorre com diminuição de volume e
aumento do conteúdo de energia do sistema é :
a) H2O ( s) → H2O (l )
b) H2O ( l ) → H2O ( g )
c) H2O ( l) → H2O ( s )
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2. SUBSTÂNCIAS E MISTURAS
2.1- INTRODUÇÃO
Como vimos anteriormente, a matéria é constituída por substâncias e essas, por sua vez,
são constituídas por elementos químicos. Tais elementos químicos são representados por
símbolos internacionais ( veja tabela periódica no início deste caderno ) e assim as substâncias
são representadas por fórmulas, isto é, conjunto dos síbolos dos elementos presentes naquelas
substância.
Podemos classificar as substâncias em simples, ( quando possuem apenas um tipo de
elemento ) e em compostas ou simplesmente compostos, ( quando possuem mais de um tipo de
elemento ) .Exemplos:
Substâncias simples
Oxigênio, O2
substâncias compostas
Água, H2O
Ozônio, O3
Glicose, C6H12O6
Grafite, Cn
Amônia, NH3
Fósforo, P4
Bicarbonato de Sódio, NaHCO3
Ferro, Fe
Gás Carbônico, CO2
2.2 – SUBSTÂNCIA PURA E MISTURA
A substância é considerada pura quando, no sistema aonde está contida, encontramos
apenas partículas dessa substância. Caso haja no sistema mais de um tipo de substância,
teremos uma mistura. Exemplos:
O2
Substância pura simples
CO2
Substância pura composta
H2O
CO2
O2
N2
Mistura de substâncias compostas
Mistura de substâncias simples
2.3 – DIFERENÇA PRÁTICA ENTRE UMA SUBSTÂNCIA PURA E UMA MISTURA
A substância pura apresenta propriedades físicas bem definidas, inclusive pontos de fusão
e ebulição (temperaturas que permanecem fixas durante todo o processo).
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Veja os gráficos das Figuras 1 e 2.
Figura 1.
Figura 2.
2.4 – TIPOS DE MISTURAS
MISTURA HOMOGÊNEA ou solução monofásica ocorre quando não se distinguem os
componentes, parecendo substância pura.
MISTURA HETEROGÊNEA ou solução polifásica quando se percebe a presença de mais de um
componente.
Observação:
A classificação vai depender do processo e ou equipamento usado para a
verificação das fases.
Limite de Solubilidade ou coeficiente de solubilidade é o número que representa, a uma certa
temperatura, a quantidade máxima de certa substância (chamada solvente, existente em maior
número de partículas) em dissolver determinada quantidade de outra substância (chamada soluto,
existente em menor quantidade). Este limite existe quando as substâncias estão em estados
diferentes naquela temperatura ambiente.
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 Exemplo de aplicação:
Analise a solubilidade dos dois produtos A e B em 100 g de água, a partir do gráfico abaixo
(Figura 3).
Figura 3.
2.5 – PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS
2.5.1 – MISTURAS HETEROGÊNEAS
2.5.1.1 – Filtração Simples
Separa misturas de sólido-líquido e sólido-gás, utilizando-se um filtro.
a) Sólido-líquido :Areia de água ; café do líquido ou partículas sólidas de água.
b) Sólido-gás: Ar de poeira atmosférica
2.5.1.2 – Decantação
Separa misturas líquido-líquido e sólido-líquido
a) Líquido-líquido : água e óleo
b) Sólido-líquido : água de areia , separadas por decantação , podendo ser
complementada por sifonação, que consiste na retirada da água com utilização de um
tubo.
c) Sólido-gás: partículas sólidas do ar, podem ser separadas por decantação em uma
câmara de poeira, onde o ar passa sucessivamente por várias câmaras em forma de
labirinto.
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2.5.1.3 – Centrifugação
Separa materiais de densidades diferentes, podendo ser de mesmo estado físico ou de
estados físicos diferentes, como gordura e leite, fermento-água e álcool, óleo e água, etc.
2.5.1.4 – Separação Magnética
Separa a mistura de um material magnético e outro não magnético, geralmente ferro e
outros materiais, como enxofre, alumínio, cobre, etc.
2.5.1.5 Tamisação ou Peneiração
Separa sólidos com grãos de tamanhos diferentes, utilizando uma peneira.
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3. TRANSFORMAÇÕES FÍSICAS E QUÍMICAS
3.1 – FENÔMENO FÍSICO
É um fato que ocorre com a manutenção das substâncias originais do sistema . Os mais
comuns são as mudanças de estado físico das substâncias, como fusão, vaporização etc. .
Conforme já vimos anteriormente, as mudanças de estado físico tem características que devemos
destacar como :
-
Fusão: mudança de estado sólido para líquido, que ocorre com fornecimento de calor, à
temperatura fixa durante todo o processo, por isso é chamado de ponto de fusão
-
Solidificação : que é a mudança de líquido para sólido, ocorrendo com retirada de calor, na
mesma temperatura fixa do ponto de fusão.
-
Ebulição : mudança de líquido para vapor, que ocorre com fornecimento de calor ao
líquido, com aparecimento de bolhas em todo o líquido e com temperatura fixa durante
todo o processo, chamada ponto de ebulição. Não confundir com evaporação que não
ocorre à temperatura fixa e nem com calefação que ocorre instantaneamente quando gotas
atingem uma chapa quente.
-
Condensação : mudança de gás para líquido, que ocorre à mesma temperatura que a
ebulição, quando se retira calor do gás.
-
Sublimação : mudança de estado sólido diretamente para o estado gasoso, sem passar pelo
líquido. Ocorre com absorção de energia do ambiente. Um exemplo de material que sublima é
a naftalina.
-
Outros exemplos podem ser :
- mudança de volume de um gás
- ligar ou desligar um eletrodoméstico
- formação de uma nuvem
3.2 – FENÔMENO QUÍMICO
Fenômeno químico, transformação química ou reação química é o fato que ocorre com o
surgimento de uma ou mais substâncias novas, como por exemplo queimar, fritar, assar, cozinhar,
oxidação de um metal, a respiração, a digestão, a fotossíntese etc.
3.3 – EQUAÇÃO QUÍMICA
É a representação de uma reação química com símbolos conhecidos internacionalmente.
A reação é representada por uma flecha. Os materiais indicados antes dela são chamados de
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reagentes e os indicados depois da flecha são chamados de produtos. Assim indicamos que a
reação transforma reagentes existentes em outros produtos que não existiam ali antes dela.
Por exemplo:
C + O2
1 N2 + 3 H2
→
→
C O2
2 NH3
Os números em destaque são coeficientes dos materiais participantes da reação,
assegurando que as quantidades de cada um deles seja igual antes e depois da reação, porque a
reação não cria nem destrói qualquer átomo, apenas os redistribui.
3.4 – TIPOS DE REAÇÕES QUÍMICAS
As reações químicas são classificadas conforme os critérios de sua utilidade em reações
de análise, síntese, neutralização, saponificação etc. Neste caso estudaremos apenas as reações
de análise e de síntese.
a) Reações de Análise ou de Decomposição são aquelas em que um composto se divide
em seus componentes, substâncias simples e/ou compostas.
Exemplos:
2 NH3 →
CaCO3
→
2 H2O2
→
N2 + 3H2
CaO
+
CO2
2H2O + O2
b) Reações de Síntese ou Formação são aquelas em que um composto é obtido pela
união de seus
Componentes, substâncias simples e/ou compostas. Exemplos:
2H2 + O2 →
2SO2 + O2
2H2O
→
2 SO3
CaO + H2O → CaOH
3.5 – TESTES DE REVISÃO DO CAPÍTULO
1) São fenômenos que envolvem transformações químicas, exceto :
a) Azedamento do leite
b) Cozimento do feijão
c) Digestão do amido
d) Congelamento da carne
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2) Abaixo estão representadas 2 transformações que ocorrem no organismo humano vivo:
I.
II.
H2CO3 → CO2 + H2O
C6H12O6 + 6 O2
→
6CO2 + 6H2 O
Sobre essas transformações, é incorreto afirmar que:
a) São reações de síntese
b) Têm as mesmas substâncias como produto
c) Ocorrem com conservação do número de átomos
d) São reações químicas
3) Assinale entre as afirmativas abaixo, a que apresenta apenas fenômenos químicos:
a) Acender uma lâmpada, ferver água, tocar uma nota no violão
b) Explodir uma carga de dinamite, secar a roupa no varal, queimar álcool
c) Congelar água, fundir ferro, misturar água com açúcar
d) Cozinhar um ovo, digerir os alimentos, descorar a roupa com água sanitária
4) Qual dos fenômenos abaixo não envolve uma transformação química?
a) A fusão do gelo
b) A digestão dos alimentos
c) A combustão da gasolina
d) A queima de uma vela
5) Fenômeno químico é sinônimo de :
a) Elemento químico
b) Composto químico
c) Equação química
d) Reação química
6) É um fenômeno físico:
a) Queimar um papel
b) Descorar uma calça jeans com água sanitária
c) Ligar a televisão
d) Cozinhar um ovo
7) Se toda a água líquida presente no planeta fosse congelada, qual propriedade da água
sofreria um aumento?
a) Volume
b) Massa
c) Temperatura
d) Densidade
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8) (CEFET-2002) O quadro abaixo apresenta o resultado da análise macroscópica e
microscópica de um sistema.
Característica
Volume
Forma
Agregação das partículas
Arranjo das partículas
Movimento das partículas
Resultado
Constante
Do recipiente
Semiforte
Desordenadas próximas
Translação ( liberdade relativa )
Comparando os resultados com as características , podemos concluir que o sistema
encontra-se no estado:
a)
b)
c)
d)
Sólido
Líquido
Gasoso
Pastoso
9) (CEFET-2000) Considere o sistema representado ao lado: ( um frasco com água líquida+
gelo + óleo). Sobre esse sistema é correto afirmar que ele:
a) é homogêneo, apresenta três fases e três componentes.
b) É heterogêneo, apresenta três fases e três componentes.
c) É heterogêneo, apresenta três fases e dois componentes
d) É homogêneo, apresenta duas fases e dois componentes
10) (CEFET-2000) Atualmente adiciona-se à gasolina 23 a 25% de álcool, com o objetivo de diminuir os
poluentes emitidos e aumentar o rendimento dos motores. O método usado para avaliar a
quantidade de álcool na gasolina , baseia-se na maior afinidade do álcool por uma solução de água
e sal de cozinha. A técnica consiste em adicionar água salgada à gasolina. Assim todo o álcool
passará para a solução de água e sal, formando uma mistura heterogênea de duas fases. Um
processo que permite separar essas fases é a :
a) filtração
b) destilação
c) liquefação
d) decantação
11) (CEFET-2005) Nos herbáreos são guardadas várias plantas secas, com a finalidade de
se catalogarem as mais diversas espécies. Para impedir que os insetos ataquem as
plantas, utiliza-se a naftalina. Seu odor é percebido à temperatura ambiente, o que
possibilita o afastamento dos insetos. Após algum tempo, a naftalina diminui de massa até
o total desaparecimento. Esse fenômeno é denominado:
a) liquefação
b) sublimação
c) evaporação
d) decomposição
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12) (CEFET-2005) De uma torneira foram coletados um copo (200 ml) e uma garrafa (20000
ml) de água. Considerando-se os dois recipientes cheios, pode-se afirmar que o conteúdo
presente nos dois frascos apresenta diferentes:
a) densidades
b) composições
c) temperaturas de ebulição
d) tempos para se chegar à ebulição
13) (CEFET-2005 ) O vinho, bebida alcoólica conhecida em todo o mundo, é uma mistura
homogênea. Para separar separar seus componentes pode-se usar a :
a) filtração
b) destilação
c) decantação
d) centrifugação
14) (CEFET-2005) Não é considerada uma reação química a :
a) formação de neve
b) digestão de alimentos
c) conversão de vinho em vinagre
d) dissolução de um comprimido efervescente em água
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4. ESTRUTURA ATÔMICA DA MATÉRIA
4.1 - EVOLUÇÃO NO CONCEITO DE ÁTOMO
Séc. IV A.C. - Demócrito e Leucipo
Alguns séculos antes de Cristo, dois filósofos gregos, Demócrito e Leucipo, lançaram a
idéia de que a matéria seria formada por partículas muito pequenas, chamadas de átomos. Assim,
segundo eles, se fôssemos dividindo um pedaço de carvão em partes cada vez menores,
chegaríamos em uma partícula de carvão que não mais poderia ser dividida. Esta partícula seria o
átomo, portanto, indivisível.
Somente no final do século passado, experiências mostraram que o átomo era formado por
partículas ainda menores, chamadas de prótons, nêutrons e elétrons.
1803 – Dalton
A primeira teoria sobre o modelo atômico com bases científicas foi apresentada por Dalton e
constava de:
a) Toda matéria é constituída por átomos
b) Os átomos são indivisíveis, maciços e esféricos.
c) Os átomos de um mesmo elemento são todos iguais em tamanho, forma e massa.
d) Toda transformação química consiste na união ou separação de átomos.
1898 - Thomson
O físico Thomson baseado na descoberta de que o átomo tinha uma parte positiva e outra
negativa, para explicar que o conjunto é neutro, propôs que o átomo seria uma esfera formada por
uma capa positiva na qual estavam incrustados os elétrons como passas em um pudim. Esse
modelo ficou conhecido como “ pudim de passas.”
1911 - Rutherford
O físico Ernest Rutherford, fez experiências com bombardeamento de partículas alfa em uma
lâmina de ouro, concluindo que:
a) O átomo é um sistema onde a maior parte do espaço é vazio, possuindo um núcleo
central.
b) O núcleo tem carga elétrica positiva e concentra praticamente toda a massa do
átomo.
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c) O volume do átomo é cerca de 100.000 vezes maior do que o do núcleo.
d) Em torno do núcleo giram partículas negativas, os elétrons.
1913 - Niels – Bohr
Os físicos Niels e Bohr, completaram o modelo de Rutherford, explicando porque os,átomos
girando em torno do núcleo não perdem energia, que os faria cair no núcleo. Assim temos:
a) O elétron se movimenta em órbita circular em estado normal, com energia fixa e não
irradia energia.
b) Um elétron absorve energia pulando de uma órbita para outra de maior energia.
c) O elétron tende a voltar a sua órbita original, irradiando a energia recebida.
Modelo Atual
O modelo atual considera o elétron situado em uma região em torno do núcleo denominada orbital
e não como propôs Bohr, girando em órbitas circulares.
Este modelo inclui vários cientistas, dentre os quais podemos citar:
Moseley - propõe ser o número de prótons do átomo o Número Atômico
Sommerfeld - o átomo possui órbitas elípticas
De Broglie - natureza dual do elétron, ou seja, considera-lo partícula e onda.
Chadwick - descoberta do nêutron, partícula situada no núcleo cm carga zero e massa 1.
4.2 - COMPOSIÇÃO DO ÁTOMO
a) Átomos são minúsculas partículas encontradas nas matérias. Os átomos são formados por
partículas sub-atômicas, sendo três muito importantes:
PARTÍCULAS SUB-
CARGA
MASSA (u)
SÍMBOLO
PRÓTONS
+
1
p1+
NÊUTRONS
NEUTRA
1
n10
ELÉTRONS
_
Desprezível
e0−
ATÔMICAS
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4.3 - CARACTERÍSTICAS DO ÁTOMO
a) Número Atômico - Z
É o número de prótons existentes no núcleo do átomo. Cada elemento químico tem o seu número
atômico próprio, correspondente à sua carga nuclear positiva . Os átomos estão organizados na
Tabela Periódica em ordem crescente de seus números atômicos.
b) Número de Massa - A
É a soma do número de prótons com o número de nêutrons encontrados no núcleo do átomo.
c) Número de Elétrons - e
Em um átomo natural, o número de elétrons é sempre igual ao número de prótons, fazendo com
que sua carga elétrica seja nula.
d) Número de Nêutrons - n
O número de nêutrons existente no núcleo do átomo altera apenas a sua massa nuclear e
atômica, sem alterar a natureza dele e as suas propriedades químicas.
4.4 - ISÓTOPOS , ISÓBAROS E ISÓTONOS
a) Isótopos são átomos com o mesmo número atômico e diferentes números de massa,
devido aos diferentes números de nêutrons nos seus núcleos. Como se trata de mesmo
número atômico, temos o mesmo elemento químico, com propriedades muito parecidas.
Por exemplo temos as seguintes representações:
a.1)
a.2)
a.3)
1
1
2
1
H e
17
8
O
H,
16
8
O
12
6
C
,
13
6
,
C
e
e
3
1
H
17
8
14
6
O
C
b) Isóbaros são átomos que possuem o mesmo número de massa ( A ) e diferentes
números atômicos.
Por exemplo temos a seguinte representação:
40
40
K
19
Ca
20
c) Isótonos são átomos que possuem igual número de nêutrons, diferentes números de
prótons e diferentes números de massas, por exemplo:
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39
A = 39
K
portanto:
40
Z = 19
19
A = 40
Ca
N = 20
Z = 20
20
N = 20
4.5 - ELEMENTOS QUÍMICOS E ÍONS
Elemento químico é o conjunto de todos os átomos com o mesmo número atômico, ou seja, com
o mesmo número de prótons. A indicação geral de um átomo é feita por:
o.
sendo A= n de massa
A
X
Z
Z = número atômico
A indicação de um elemento específico é feita utilizando-se o símbolo do elemento ao
invés do X , como por exemplo :
40
Elemento Cálcio
Ca
20
40
potássio
40
K
Argônio
19
Ar
18
São conhecidos atualmente 112 elementos diferentes, que estão ordenados numa tabela
por ordem de números atômicos e por propriedades, chamada CLASSIFICAÇÃO PERIÓDICA
DOS ELEMENTOS, reproduzida no final desta apostila.
Íon
É um átomo que deixou de ser neutro porque ganhou ou perdeu elétrons. Assim todo íon tem sua
carga elétrica, que pode ser:
- Positiva, portanto é um Cátion, pois o átomo original perdeu elétrons;
- Negativa, portanto é um Ânion, pois o átomo original ganhou elétrons.
4.6 - DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA EM NÍVEIS DE ENERGIA
Os elétrons se distribuem ao redor do núcleo em camadas que correspondem a níveis
crescentes de energia. Estes níveis de energia correspondentes às camadas que se superpõem
no átomo são representadas por letras maiúsculas K, L, M, N , O, P e Q ou por números 1, 2, 3, 4,
5, 6 e 7.
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Por meio de métodos experimentais, os químicos concluíram que o número máximo de elétrons
que cabe em cada camada ou nível de energia é:
Nível de energia
Camada
Número Maximo de elétrons
Primeiro
K
2
Segundo
L
8
Terceiro
M
18
Quarto
N
32
Quinto
O
32
Sexto
P
18
Sétimo
Q
8
Em cada camada os elétrons se distribuem em sub-níveis (órbitas) representados por
letras minúsculas s, p, d e f.
A quantidade máxima de elétrons em cada órbita é a seguinte:
Subnível
No. Máximo de elétrons
Representação
s
2
2 s
p
6
6 p
d
10
10 d
f
14
14 f
Convém notar que a quantidade máxima de elétrons em cada subnível é o dobro dos
números ímpares naturais, 1, 3, 5 e 7.
Dentro de cada órbita os elétrons ainda se distribuem em orbitais, normalmente
representados por quadrinhos com indicação de seu sentido de rotação (spin).
4.6.1 - Diagrama de Linus Pauling
O diagrama de Linus Pauling (Figura 4) é um gráfico que facilita a distribuição dos elétrons
por níveis de energia , fazendo-se a distribuição deles seguindo as linhas inclinadas, sempre de
cima para baixo.
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Figura 4 – Diagrama de Linus Pauling. Disponível em
<http://www.profcupido.hpg.ig.com.br/diagrama_de_linus_pauling.htm>. Acesso em: 10 setembro 2006, 19:44.
4.6.2 - Exemplos
1) Fazer a distribuição dos elétrons do manganês 25 Mn. O número 25 à esquerda e abaixo do
símbolo do elemento indica o seu número atômico que é igual ao de elétrons para todo elemento
normal. Portanto teremos:
2
1s
2
6
2s
K=2
2p
2
3s
L=8
6
2
3p
4s
M=13
5
3d
portanto teremos 4 camadas, sendo
N=2
2) Fazer a distribuição eletrônica do potássio
2
1s
K=2
2
2s
6
2
6
1
2p
3s
3p
4s
L=8
M=8
19 K em camadas.
N=1
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+2
3) Faça a distribuição eletrônica de íon positivo ( cátion ) 30 Zn
Neste caso fazemos a distribuição do átomo normal ( neutro) e em seguida retiramos 2 elétrons
de sua última camada.
2
1s
2
2s
K=2
K=2
6
2
6
2
2p
3s
3p
4s
L=8
M = 18
L=8
N=2
10
3d
deste átomo tiramos os 2 últimos
M = 18
-3
4) Faça a distribuição de elétrons no íon negativo ( ânion )
15 P
Neste caso, basta somar os elétrons correspondentes à carga negativa aos do elemento e
proceder à distribuição. Assim distribuiremos 15+3 + 18 elétrons
2
2
1s
2s
K=2
L=8
6
2
6
2p
3s
3p
M=8
4.7 - EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO
1) O átomo é uma partícula esférica, maciça e indivisível. Tal afirmativa refere-se ao modelo
atômico proposto por:
a) Rutherford
b) Bohr
c) Thomson
d) Dalton
2) Faça a associação:
1 - Bohr
(
) o átomo é maciço
2 - Rutherford
(
) distribuiu os elétrons em ordem crescente de energia
3 - Dalton
(
) retornando ao nível de energia normal o elétron emite energia
4 - Pauling
(
) o átomo apresenta espaços vazios
A numeração correta, de cima para baixo, é :
a) 3, 4, 1, 2
b) 4,1, 2, 3
c) 2,3,1,4
d) 3,1,4,2
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3) O modelo atômico proposto por Niels Bohr completou o modelo apresentado por Rutherford.
Conforme o modelo de Bohr, a proposição falsa é:
a) Ao elétron são permitidos certos estágios estacionários de energia.
b) Quando o elétron está em um desses estágios, não irradia nem absorve energia.
c) Quando passa de um estágio de alta energia par baixa energia, emite energia luminosa.
d) Quando passa de estágio de baixa energia para alta energia, emite energia.
4) Quando compostos de sódio são queimados em uma chama de gás, percebe-se uma cor
amarela identificadora do sódio. O fenômeno é devido a:
a) grande tendência do sódio de perder elétrons.
b) energia absorvida pelos átomos mais internos.
c) pequena estabilidade dos átomos neutros do sódio.
d) Volta dos elétrons a níveis menos energéticos.
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Apêndice I
Questões o SIMULADO do Curso Pró-Técnico de Varginha (25 de novembro de 2006)
QUESTÃO 43 ( CEFET-2006)
Referindo-se às propriedades dos estados físicos da matéria é INCORRETO afirmar que :
a) A mudança de estado de um material altera o modo como suas partículas se organizam e
movimentam sem modificar sua natureza.
b) Os sólidos apresentam máxima organização interna e suas partículas efetuam
movimentos de vibração em torno de um ponto de equilíbrio.
c) As partículas se encontram mais distantes umas das outras nos líquidos do que nos gases
e as forças de interação entre elas são desprezíveis.
d) As partículas que constituem os gases apresentam entre si grandes espaços vazios e
fracas forças de interação, favorecendo sua expansão e compressão.
QUESTÃO 44
Os sistemas abaixo indicados são, respectivamente:
I – água e gasolina
II – álcool
III – hidrogênio
IV – água e álcool
a) Solução, mistura heterogênea, substância simples, substância composta
b) Substância simples, substância composta, solução e mistura homogênea
c) Substância composta, substância simples, mistura homogênea e solução
d) Mistura heterogênea, substância composta, substância simples, solução
QUESTÃO 45
A um copo de água acrescentamos um pouco de sal e agitamos até todo o sal se dissolver. Em
seguida, acrescentamos um punhado de areia. Para conseguirmos separar os três componentes
deste sistema os processos adequados são:
a) destilação e catação
b) evaporação apenas
c) filtração e decantação
d) filtração e destilação
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QUESTÃO 46
A questão ( 40 ) refere-se à tabela abaixo:
SUBSTÂNCIAS PONTO DE FUSÃO PONTO DE EBULIÇÃO
( ºC, 1 atm )
( ºC , 1 atm )
Água
0
100
Etanol
-117
78
Bromo
-7
59
Oxigênio
-219
-183
Cloreto de sódio
801
1413
A uma temperatura ambiente de 25º C , estarão, no estado líquido, as substâncias:
a)
b)
c)
d)
água, bromo e etanol
água, oxigênio e etanol
água oxigênio e cloreto de sódio.
Água, bromo e cloreto de sódio
QUESTÃO 47
Assinale entre as alternativas abaixo, a que apresenta apenas fenômenos químicos:
a)
b)
c)
d)
Acender uma lâmpada, ferver água, tocar uma nota no violão
Explodir uma carga de dinamite, secar roupa no varal, queimar álcool.
Congelar água, fundir ferro, misturar água com açúcar.
Cozinhar um ovo, digerir alimentos, descorar roupa com água sanitária.
QUESTÃO 48 ( CEFET-2006 )
A tabela indica a composição de algumas espécies químicas.
o
o
o
ESPÉCIES
I
N DE PRÓTONS
6
N DE NÊUTRONS
6
N DE ELÉTRONS
6
II
6
8
6
III
17
18
18
IV
19
21
18
Com relação a esses dados, é correto afirmar que
a)
b)
c)
d)
I e IV são isótopos.
II e III são isótonos.
I e II são eletricamente neutros.
III e IV pertencem ao mesmo elemento químico.
GABARITO DE RESPOSTAS
QUESTÃO RESPOSTA
43
C
44
D
45
D
46
A
47
D
48
C
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Referências Bibliográficas
a
[1] Feltre, Ricardo. Química - 6 Edição. São Paulo: Editora Moderna, 2004.
a
[2] Sardella, Antônio. Química – 5 Edição. São Paulo: Editora Ática, 2003.
a
[3] Mortimer, Eduardo Fleury e Machado, Andréa Horta. Química para o Ensino Médio – 1
Edição. São Paulo: Editora Scipione, 2002.
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[4] Serrano, Juan Ferre. Química – 1 Edição. São Paulo: Editora Scipione, 2000.
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[5] Barros, Carlos e Paulino, Wilson Roberto. Ciências: Física e Química – 1 Edição. São Paulo:
Editora Ática, 2003
a
[6] Santos, Wilson Luiz Pereira e Mol, Gerson de Souza. Química e Sociedade – 1 Edição. São
Paulo: Editora Nova Geração, 2005.
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