EEC-02

Capítulo 2
Átomos, moléculas e íons
Leonardo, Luís Gustavo,
João, Julio
2.1 Teoria Atômica da materia
Universo
• Demócrito
• Platão e Aristóteles
Diferentes
substancias
Materia
fundamental
Partículas
indivisíveis
Átomos
Negaram
Demócrito
• Dalton
1803-1807
Postulados
Inexistencia de partículas
indivisiveis
*Postulados de Dalton
1. Cada elemento é composto de partes extremamente pequenas chamadas átomos
Todos os átomos de um dado elemento são idênticos; os átomos de diferentes
2. elementos são deferentes, têm diferentes propriedades (e massas)
Os átomos de um elemento não se convertem em diferentes tipos de átomos por
3. meio de reações químicas; os átomos não são criados nem destruídos nas reações
químicas
Os compostos são formados quando átomos de mais de um elemento se combinam;
4. um determinado composto tem sempre o mesmo número relativo dos mesmos tipos
de átomos
2.1 Teoria Atômica da materia
Lei da composição
constante
Composto
Número de
átomos
Constante
Postulado 4
Lei da conservação da
massa
Massa total reagentes = massa total produtos
Postulado 3
Lei das proporções
múltiplas
Postulado 4
A+B
Proporção constante de massas
com números inteiros pequenos
2.2 A descoberta da estrutura atômica
Dalton
Universo macroscópico
Atualmente
Tecnologia
Partículas Subatômicas
Ver os átomos
2.2.1 Raios catódicos e elétrons
Átomos com cargas
positivas
Séc. XVIII
Átomos com cargas
negativas
Estudos de descargas
elétricas
Tubos parcialmente
evacuados
2.2.1 Raios catódicos e elétrons
Fluorescência / emissão de luz
Movimento dos raios
Formação de imagem
nos televisores
Campo magnético
Raios catódicos
Desviados
Campo elétrico
Presença de carga elétrica
J. J. Thomson
Observações
Elétron
Raios catódicos são jatos de
partícula com massa e com
carga negativa
2.2.1 Raios catódicos e elétrons
Relação carga/massa do elétron: 1,76 x 108 coulomb/grama
2.2.2 Radioatividade
Henry Becquerel
Urânio
Emissão de radiação de
alta energia
Radioatividade
Ernest Rutherford
Alfa, Beta, Gama
Raios α
Partículas compactas, com carga positiva (2+)
Raios β
Elétrons de alta velocidade, com carga negativa (-1)
Raios γ
Alta energia ( raio-x), sem massa e carga
2.2.2 Radioatividade
2.2.3 O átomo com núcleo
Átomos
Séc. XX
Organização
dessas partículas
Partículas menores
Thomson
Elétron
Átomo
Fração pequena na
composição da
massa do átomo
Esfera Positiva
“Pudim de passas”
1910
Rutherford
Bombardeou uma
folha de ouro com
partículas α
Tamanho
Elétrons inscrutados
Maioria da massa
do átomo
Núcleo
Resto
Vazio
Componentes que formam o átomo

Prótons, nêutrons e elétrons
Componentes que formam o átomo




Carga elétrica do elétron = -1,602 x 10-19 C
O átomo possui carga elétrica total neutra
O átomo se organiza em órbitas
Forte atração entre elétrons e prótons
Componentes que formam o átomo


Unidade de massa adotada equivale a 1/12
da massa do carbono-12
1 u equivale a 1,66054 x 10-24 g
2.4 Massa atômica


Volume do átomo
Próton tem uma massa de aproximadamente
1836 elétrons


Notação dos elementos químicos


Mesmo número atômico e mesmo símbolo
para átomos do mesmo elemento químico
Isótopos

Massas atômicas médias
2.5- A Tabela Periódica



Desenvolvida em 1869, resultado de uma
grande expansão da quantidade de
elementos
É a mais importante ferramenta que os
químicos usam para organizar e lembrar
fatos químicos.
Os elementos estão organizados por ordem
crescente de número atômico e alinhados
em colunas verticais (grupos ou famílias).
2.5- Tabela Periódica


Os grupos são organizados de 1 até 18,
segundo a IUPAC (União Internacional de
Química Pura e Aplicada).
Os elementos que pertencem ao mesmo grupo
apresentam algumas similaridades físicas e
químicas, devido à mesma organização dos
elétrons na periferia do átomo.
Distribuição dos elementos:
Lado esquerdo: metais
(Hidrogênio tem características próprias)
• Características: Brilho
Condutividade elétrica e térmica
Sólido à temperatura ambiente
(exceção Hg)

Distribuição dos elementos
•
•
•
Não-metálicos (lado direito)
separados por linha diagonal
Características: São gasoso, líquidos, ou sólidos
•
Metalóide : separam os metais e os não-metais.
Características: propriedades semelhantes aos metais e ametais
•
Gases nobres: extremidade direita
2.6- Moléculas e comportamentos
moleculares

Átomo: menor amostra representante de um
elemento.

Molécula: reunião de dois ou mais átomos.
Moléculas e fórmulas químicas
 Moléculas diatômicas:
moléculas constituídas de dois átomos
Ex: O2, H2, N2, Cl2 ...
 Moléculas triatômicas:
moléculas constituídas por três átomos
Ex: O3 ...
Moléculas e fórmulas químicas

Fórmulas moleculares = fórmulas químicas
Compostos moleculares: possuem mais de um tipo de
átomo
Ex: H2O, CO2, CO ...


A MAIORIA DAS SUBSTÂNCIAS MOLECULARES QUE
ENCONTRAMOS CONTÊM APENAS NÃO-METAIS.
Fórmulas moleculares e mínimas

Fórmulas moleculares : indicam o número efetivo de
átomos de uma molécula.

Formulas mínimas: apresentam somente o número
relativo
de átomos de cada tipo em uma molécula
Ex: (H2O)n, (CH2)n, (HO)n ...
Visualização das moléculas
Fórmula molecular: mostra a composição, mas não a
posição dos átomos para formar uma molécula.
Ex: H3C—CO—CH3 ,

Fórmulas estruturais
Desenho em perspectiva: tridimensional
Ex:


Modelo bola e palito: ângulos exatos
Ex:
Formulas estruturais
Modelo de preenchimento do espaço:
tamanho relativo, mas prejudica o ângulo
Ex:

2.7- Íons e compostos iônicos

Íons: são formados pela adição ou remoção de
elétrons

Cátion: íon com carga positiva
Ânion: íon com carga negativa

* carga de um íon representada pelo índice
superior direito !
Íons e compostos iônicos
Íons poliatômicos: constituídos por átomos
unidos em uma molécula
- carga líquida positiva ou negativa
Ex: (NO3)-, (SO4)2
Previsão de cargas iônicas

Átomos perdem ou ganham elétrons para
ficarem iguais aos gases nobres (estáveis)
Compostos iônicos

A transferência de um elétron ou mais de um átomo
neutro para outro gera uma diferença de carga,
ocorrendo uma atração
Ex:Na+ + Cl-  NaCl
Constituídos de íons.
•
Em geral são combinações de metais (cátions) e
não-metais (ânions).
Compostos iônicos
Somente fórmulas mínimas podem ser
escritas para compostos iônicos.
 Compostos
químicos: são eletricamente
neutros
 Então as fórmulas mínimas são escritas
conhecendo-se somente as cargas iônicas
Ex: Na+ + Cl-  NaCl (1 para 1)
Ba2+ + Cl-  BaCl2 (1 para 2)

2.8 Nomenclatura de compostos
inorgânicos
NOMENCLATURA QUÍMICA
Conjunto de regras que conduzem a
um nome único para cada substancia,
baseando-se em sua composição.
• compostos orgânicos
• compostos inorgânicos
• Compostos iônicos
• Compostos moleculares
• Compostos ácidos
Nomes e fórmulas de compostos iônicos
combinações químicas entre metais e não-metais
1. Íons positivos (cátions)
a. formados de átomos de um metal têm o mesmo nome do metal
Na+ íon sódio
Zn2+ íon zinco
Al3+ íon aluminio
b. metais que formam cátions de diferentes cargas*
Fe2+ íon ferro(II) Fe3+ íon ferro(III)
* Metais de transição, elementos que
aparecem no bloco intermediário dos grupos 3B e 2B
na tabela.
Esquerda: ferrocianeto de potássio
Direita: ferricianeto de potássio
No método antigo:
íon ferro (II) -> íon ferroso; íon ferro (III) -> íon férrico
c. Cátions formados por átomos não-metálicos
- terminação em –ônio.
NH4+ íon amônio
H3O+ íon hidrônio
São íons poliatômicos, enquanto que a grande maioria dos
cátions são íons metálicos e monoatômicos
2. Íons negativos (ânions)
a. monoatômicos: terminação –eto.
H- íon hidreto O2- íon óxido N3- íon nitreto CN- íon cianeto
Exceções: monoânions de oxigênio e ânions OH- e O22b. poliatômicos: terminados em –ato, chamados oxiânions.
NO3- íon nitrato
SO42- íon sulfato
Ânion
simples
oxiânions
ClO4ClO3Exemplo:
ClO2ClO-
íon perclorato
íon clorato
íon clorito
íon hipoclorito
c. Ânions derivados da adição de H+ a um oxiânion: prefixo hidrogeno,
dihidrogeno.
CO32- íon carbonato ->
HCO3- íon hidrogenocarbonato
3. Compostos iônicos
nome do ânion + de + nome do cátion
CaCl2 -> cloreto de cálcio
Al(NO3)3 -> nitrato de alumínio
Parenteses -> 2 ou mais íons poliatômicos
EXEMPLO: (a) K2SO4 (b) Ba(OH)2 (c) FeCl3
(a) ânion sulfato + cátion potássio = sulfato de potássio
(b) ânion hidróxido + cátion bário = hidróxido de bário
(c) ânion cloreto + cátion ferro (|||) = cloreto de ferro (|||)
Nomes e fórmulas dos ácidos
ácido -> substancia cujas moléculas liberam íons hidrogenio (H+) quando
dissolvidos em agua.
Nomes e fórmulas de compostos moleculares binários
1. Elemento mais eletronegativo é sempre escrito à direita da fórmula
2. Elemento à direita terminação –eto + de + nome do primeiro elemento
3. Prefixos para indicar o número de átomos de cada elemento, como segue
na tabela.
Cl2O monóxido de dicloro
N2O4 tetróxido de dinitrogênio
NF3 trifluoreto de nitrogênio
2.9- Alguns compostos orgânicos
simples
Quimica orgânica -> carbono e hidrogenio + oxigenio, nitrogenio ou
outros elementos
ALCANOS
Classe mais básica de hidrocarbonetos,
cada carbono está ligado a outros quatro átomos -> CnH2n+2
Hidrocarbonetos -> terminados em –ano.
ALGUNS DERIVADOS DOS ALCANOS
Obtidos na troca de hidrogênios por grupos funcionais
Exemplo: álcool (OH-), terminação –ol.
Modelos de bola e palito (C3H8O)
(a) 1-propanol
(b) 2-propanol
Algumas substancias orgânicas com ligações duplas:
Modelos de preenchimento de espaço
(a) ácido acético
(b) acetona