QUÍMICA III – 10. SEMESTRE 2011

QUÍMICA I – 10 SEMESTRE 2011
AULA 6
Profa. Dra. Luciana Farias
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Aula anterior:
Idéias e Modelos atômicos: de
Demócrito até Rutherford.
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Tópicos da aula:
•O átomo: estrutura, símbolo, fórmulas
e equações.
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O modelo atual do átomo é um
descendente direto do átomo de
Rutherford:
1. O pequeno núcleo, compreendendo toda a carga
positiva e praticamente toda a massa do átomo.
2. A região extranuclear (o restante), composta de
elétrons.
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Apesar do sucesso de Rutherford, na tentativa de explicar a
estrutura do átomo, continuavam muitos aspectos por esclarecer.
Por exemplo, sabia-se que o hidrogênio continha um próton e o
hélio 2 prótons, mas a relação de massas não era de 2:1 mas sim
de 4:1 (despreza-se a massa dos elétrons que é muito pequena
comparada com a dos prótons).
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Atualmente, sabemos que o nêutron é uma das partículas
fundamentais que, juntamente aos prótons, formam o núcleo dos
átomos. Ao redor destes últimos existem as nuvens de elétrons, as
quais são responsáveis pela condução de corrente elétrica nos
materiais condutores, por exemplo.
prótons
James Chadwick
(1891 – 1974)
elétrons
Prótons
Elétrons
Nêutrons
núcleons
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PROPRIEDADES DAS PARTÍCULAS SUBATÔMICAS
Partícula
Símbolo
Unidade
de Carga
Carga
Massa
Elétron
e-
-1
-1,602x10-19 C
9,109x10-31
Próton
p
+1
+1,602x10-19 C 1,673x10-27
Nêutron
n
0
0
1,675x10-27
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•ELEMENTO QUÍMICO
Hoje são conhecidos mais 100 elementos químicos, ou
seja, mais de 100 átomos diferentes. Cada elemento tem
um nome e um símbolo.
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•NÚMERO ATÔMICO
É representado por (Z), é usado para indicar o número de
prótons contidos dentro do núcleo, esse número atômico
caracteriza o átomo, ou seja, não é possível a existência de dois
átomos diferentes com o mesmo número atômico.
Átomo de cloro: Z=17
Átomo de sódio: Z=11
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•REPRESENTAÇÃO DO ÁTOMO
A = massa do átomo.
Z = número atômico.
N – número de Nêutrons.
Número de massa (A) é a
soma de prótons e nêutrons
do núcleo de um átomo,
medida em unidade de
massa atômica,
representado por u.m.a ou
simplesmente u.
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•MASSA ATÔMICA
* Para determinar a massa atômica, os
cientistas precisavam de algo que pudesse ser
usado como padrão, e foi assim, que em 1961,
eles adotaram como átomo-padrão o átomo do
carbono com o número atômico igual a seis e o
número da massa igual a 12.
1 unidade atômica
Historicamente, o carbono-12 foi escolhido como substância de
referência porque é o mais abundante dos isótopos do elemento
carbono e porque sua massa atômica podia ser medida de maneira
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bastante precisa.
•MASSA ATÔMICA
* A massa atômica (MA) representa o quanto
mais pesado que 1/12 de um átomo de
carbono-12 um átomo de elemento químico
qualquer é.
* Por exemplo, o Oxigênio tem massa atômica
de 16u , pois é mais pesado 16 vezes em
relação à 1 parte de 12 de um átomo de
carbono-12.
1 unidade atômica
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•MASSA ATÔMICA
O valor de 1 u é de 1,66 · 10–24 g, o que corresponde
aproximadamente à massa de um próton ou de um nêutron.
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ÁTOMOS DE UM MESMO ELEMENTO
QUÍMICO PODEM DE ALGUMA MANEIRA
SE DIFERENCIAR
ENTRE SI?
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Os elementos químicos podem possuir vários isótopos (mesmo
número atômico porém massa diferente), mas não seria viável
representá-los todos na tabela periódica.
Por isso, as massas atômicas que vemos nessas tabelas, são médias
ponderadas das massas dos diversos isótopos estáveis existentes no
universo que esse elemento químico possui.
Por exemplo, o oxigênio possui três isótopos estáveis:
- 16O – MA = 16u , equivale à 99,7% de todos os átomos de oxigênio.
- 17O – MA = 17u , são apenas 0,03% dos átomos de O
- 18O – MA = 18u , abundância de 0,2%
Número Atômico do (Z) do O = 8
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Exemplo: O cobre ocorre na natureza como uma mistura
isotópica de 69,09% de Cu-63 (massa = 62,93 u) e 30,91 % de
Cu-65 (massa = 64,93 u). Qual é a massa atômica do cobre?
NÚMERO DE MASSA É IGUAL À MASSA ATÔMICA?
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Isótopos são átomos de um mesmo elemento que apresentam o
mesmo numero atômico e diferentes números de massa.
Ex: 8O16 8O17 8O18
Isóbaros são átomos de elementos distintos que apresentam o
mesmo numero de massa e diferentes números atômicos
Ex: Argônio (Ar):
40
Ar
18
A = 40
Z = 18
n = 22
Cálcio (C):
40
Ca
20
A = 40
Z = 20
n = 20
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Isótonos são átomos de elementos químicos distintos que
apresentam diferentes números atômicos, diferentes números de
massa
e
mesmo
numero
de
nêutrons.
Ex:
Boro:
11
5B
A = 11
p=5
n=6
Carbono:
12
6C
A = 12
p=6
n=6
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Isoeletrônicos: átomos que apresentam o mesmo número de
elétrons.
Ex:
2+
2Mg
= 10 elétrons (MG = Magnésio)
1- = 10 elétrons (F = Flúor)
F
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3- = 10 elétrons (N = Nitrogênio)
N
1
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ÍONS
Íons são variações dos átomos (neutros) com carga positiva (+) ou
negativa (-). Íons com carga positiva são chamados de cátions e
íons com carga negativa são chamados de ânions.
Formação de Íons
Os elétrons da eletrosfera são mais facilmente retirados que os
prótons no núcleo. O número de prótons definem o elemento.
Cargas positivas são formadas a partir da retirada de elétrons e
cargas negativas são formadas a partir do fornecimento de
elétrons a um átomo do elemento.
EX: cátion - H+
ânion - Cl-.
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MOLÉCULAS E COMPOSTOS
Assim como os átomos são elementos e têm símbolos, as
moléculas formam substâncias. Para representar as
moléculas, usam-se as fórmulas químicas. As fórmulas
indicam quantos átomos de cada elemento compõe as
moléculas de uma substância.
H2O
Ela nos mostra que cada molécula de água tem 2 átomos de
Hidrogênio e 1 átomo de Oxigênio. O número que vem abaixo,
no canto direito inferior de um elemento é chamado de índice,
e indica a quantidade daquele elemento na molécula.
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Quando queremos representar mais que uma molécula ou átomo de
determinada substância, colocamos o número que desejamos na frente do
símbolo ou fórmula. Esse número é chamado de coeficiente. Por Exemplo:
3 O2 = 3 moléculas de Gás Oxigênio
2 He = 2 átomos de Gás Hélio
7 CH3O = 7 moléculas de álcool etílico
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EQUAÇÃO QUÍMICA
Uma equação química é a representação gráfica de uma reação
química. É representada com os reagentes à esquerda e os
produtos à direita, separados por uma flecha.
H2 + O2
H2O
É preciso tomar cuidado, entretanto, para que a equação
esteja balanceada, ou seja, para que a quantidade de átomos
de cada elemento seja igual dos dois lados da equação.
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SEGUNDO O CIENTISTA FRANCÊS, ANTOINE LAURENT LAVOISIER, EM UMA
REAÇÃO QUÍMICA:
“A SOMA DAS MASSAS DAS SUBSTÂNCIAS REAGENTES É IGUAL À
SOMA DAS MASSAS DOS PRODUTOS DA REAÇÃO.”
ESSE ENUNCIADO É CONHECIDO COMO LEI DE
LAVOISIER OU LEI DA CONSERVAÇÃO DAS MASSAS
Para que uma reação química esteja de acordo com a Lei de
Lavoisier, os números de átomos dos elementos devem ser iguais nos
dois membros da equação, ou seja, a equação deve estar
corretamente balanceada.
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Exemplo de um balanceamento - Equação da Fotossíntese:
A fotossíntese é o processo através do qual as plantas, e alguns outros
organismos transformam energia luminosa em energia química
processando o dióxido de carbono (CO2), água (H2O) e minerais em
compostos orgânicos e produzindo oxigênio gasoso (O2). A equação
geral do processo:
12 H20 + 6 CO2 -----> C6H12O6 + 6 H20 +6 O2
Quando um vegetal clorofilado realiza fotossíntese, para cada 6
moléculas de gás carbônico que reagem, são necessárias 6 moléculas
de água para produzirem 1 molécula de glicose e 6 de oxigênio.
Se um dos coeficientes da equação for multiplicado por um número,
todos os coeficientes dessa equação deverão ser multiplicados pelo
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mesmo número.
12 H20 + 6 CO2 -----> C6H12O6 + 6 H20 +6 O2
Verifique o número de átomos, de cada elemento no 1º e 2º membros
da equação acima:
C: 6 átomos no 1º membro e 6 átomos no 2º membro.
O: 24 átomos no 1º membro e 24 átomos no 2º membro.
H: 24 átomos no 1º membro e 24 átomos no 2º membro.
Isto significa que a equação acima está corretamente balanceada, ou
seja, os seus coeficientes estão ajustados.
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Exemplo: Faça o Balanceamento da Equação abaixo.
CH4 + O2
CO2 + H2O
CH4 + 2O2
CO2 + 2H2O
Devemos lembrar que para ajustar uma equação química
usamos unicamente os coeficientes. Em nenhum caso
trocamos os índices das fórmulas. Se fizermos isso vamos
alterar a identidade da substância.
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PARA REFLETIR
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