Aula_02_organizaÃÃo_dos_elementos

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Faculdades Integradas do Sudoeste Mineiro - FESP 
 
 
 
 
 
 
 
 
QUÍMICA 
 
 
 
 
 
AULA 02 
 
 
 
 
 
 
 
Passos - MG 
 
 A Organização dos Elementos 
 
 Quantidade de elementos químicos (mais de 
100); 
 
 Quando arrumados em ordem crescente de 
número atômico em linhas de certo comprimento, 
 
 
Formam famílias que mostram uma 
tendência regular de suas propriedades. 
 
 
 O arranjo dos elementos que mostra as 
relações familiares é chamado de Tabela 
Periódica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Colunas Verticais = Grupos 
 
Linhas Horizontais = períodos 
 
Propriedades eletrônicas = blocos (s, p, d e f) 
 
Bloco d (com exceção do Grupo 12 – zinco) são 
chamados Metais de Transição. 
 
Bloco f (mostrados abaixo da Tabela, para 
economizar espaço) são os Metais de Transição 
Interna. Linha superior são os Lantanídeos e linha 
inferior os Actinídeos. 
 
 
 
Grupo 1 – Metais Alcalinos 
 
 São metais macios e prateados que fundem 
em temperaturas baixas. Eles produzem 
hidrogênio quando em contato com a água, o lítio 
moderadamente, mas com violência crescente à 
medida que descemos no grupo (sódio, potássio, 
rubídio, césio e frâncio). 
 
 
 
Grupo 2 – Metais Alcalinos Terrosos 
 
 Os elementos cálcio (Ca), estrôncio (Sr) e 
bário (Ba) são chamados de metais alcalinos 
terrosos. 
 Os metais do Grupo 2 possuem propriedades 
parecidas com as do Grupo 1, mas reagem mais 
lentamente. 
 
 No lado extremo direito da Tabela, Grupo 18, 
os elementos são conhecidos como Gases Nobres. 
Eles são assim chamados, pois são praticamente 
inertes quimicamente. São inodoros e incolores. 
 
 O Grupo 17 é o grupo dos halogênios (flúor, 
cloro, bromo e iodo). 
 Suas propriedades variam 
continuamente. Por exemplo, o 
flúor é um gás amarelo pálido, o 
cloro é esverdeado, o bromo um 
líquido marrom avermelhado e o 
iodo um sólido roxo escuro 
 
 
 No topo da tabela periódica, o Hidrogênio 
está sozinho. Algumas tabelas o colocam no 
Grupo 1, enquanto outras no Grupo 17. 
 Como o hidrogênio é um elemento com 
propriedades únicas, aqui ele não é colocado em 
grupo algum. 
Os elementos são classificados de metais e não-
metais: 
 
 - Um metal conduz eletricidade, tem brilho, é 
maleável e flexível; 
 - Um não metal não conduz eletricidade e não 
é maleável nem flexível. 
 - Um metalóide tem a aparência e algumas 
propriedades dos metais mas comporta-se 
quimicamente como um não-metal. 
 
 
 
 
 
COMPOSTOS 
 
“O pequeno número de elementos que constituem 
o nosso mundo se combinam para produzir a 
matéria em uma inimaginável e ilimitada 
variedade de formas”. 
 
 - Um composto é uma substância 
eletricamente neutra que consiste de dois ou mais 
elementos diferentes com os seus átomos 
presentes em uma proporção definida. 
 
Exemplo: água = hidrogênio + oxigênio (dois 
átomos de hidrogênio para cada átomo de 
oxigênio). 
 
 - A constância nas proporções atômicas 
permitiu aos químicos enunciarem a lei da 
composição constante. 
 
 - Compostos podem ser classificados como 
orgânicos ou inorgânicos. 
 
Compostos orgânicos: contêm o elemento 
carbono (e usualmente também o hidrogênio). 
Exemplos: combustíveis como o metano, 
propano, açucares, tais como glicose e sacarose, e 
a maioria dos medicamentos. 
 
Compostos inorgânicos: todos os outros tipos 
 
Exemplo: água, sulfato de cálcio, amônia, etc.. 
Compostos muito simples de carbono também 
entram nesta categoria (carbonato de cálcio, 
dióxido de carbono). 
 
 Os elementos, em um composto, não estão 
apenas misturados, eles estão ligados, uns aos 
outros de maneira específica. 
 
 O resultado é uma substância com 
propriedades físicas e químicas diferentes 
daquelas dos elementos que a formam. 
 
 Os átomos podem ligar-se uns aos outros para 
formar moléculas ou podem estar presentes em 
compostos como íons. 
 
Molécula é um grupo discreto de átomos ligados 
em um arranjo específico. 
Um íon é um átomo, ou um grupo de átomos 
ligados, carregado positiva ou negativamente. 
 
Um íon carregado positivamente é chamado de 
cátion e um negativamente é chamado de ânion. 
 
Exemplos: cátions: Na+, H+, Ca2+ 
 ânions: Cl-, CO3
2- 
 
“Compostos são combinações de elementos. Os 
átomos de elementos diferentes, em um composto, 
estão presentes em uma razão constante e 
característica. Um composto é classificado como 
molecular, se consiste de moléculas, ou iônico, se 
consiste de íons”. 
 
Moléculas e Compostos Moleculares 
 
 Fórmula Química: expressa a composição de 
um composto em termos de símbolos químicos. 
 
 Para compostos moleculares: fórmula 
molecular: água H2O; estrona C18H22O2. 
 
 
 Fórmula estrutural: indica como os átomos 
estão ligados. 
 
 Exemplo: etanol – fórmula molecular: C2H6O 
 Fórmula estrutural: 
 
 
C C
H
H
H
H
H
O
H
 
 
 Para maior praticidade, os químicos 
simplificam a fórmula estrutural como: 
 
 CH3CH2OH 
 
 Exemplo: metilpropano 
 
 
 
C C
H
H
H H
C H
H
HC
H
HH
 CH3CH(CH3)CH3 
 
Químicos orgânicos = substâncias complexas 
com muitos átomos = estrutura de linhas 
 
 
Cl
 
 
2-clorobutano CH3CHClCH2CH3 
 
Átomos diferentes de C e H são mostrados 
 
Exemplo: 4-Testosterona, C19H28O2 
 
 
OH
O 
 
 Duplas ligações = linhas duplas. 
 
 
 
 
Modelo Espacial: 
 
 Modelos de bolas e varetas para representar 
os átomos e as suas ligações. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exemplos: 
 
Desenhe as fórmulas estruturais dos compostos 
(a) N-metilglucamina, 
 
CH2(OH)CH(OH)CH(OH)CH(OH)CH(OH)CH2(NHCH3) 
 
 Usado para fazer corantes e produtos 
farmaceuticos e (b) ciclohexeno, que é 
encontrado em alcatrão de hulha. 
 
Íons e Compostos Iônicos: 
 
 Um número enorme de cátions e ânions 
colocados juntos, em um arranjo regular. Os íons 
se ligam pela atração eletrostática de suas cargas 
de sinal contrário. 
 
Exemplo: Cloreto de sódio = Cl- + Na+ 
 
 
 
 O modelo nuclear do átomo explica 
facilmente a existência dos íons monoatômicos. 
Quando um elétron (carga negativa) é removido 
de um átomo neutro, a quantidade de cargas 
negativas que resta não é mais suficiente para 
compensar as cargas positivas. Assim, este átomo 
adquire uma carga positiva e torna-se um cátion. 
 
 
 
 A Tabela Periódica pode ajudar a decidir que 
tipo de íon e qual a carga esperada para cada 
elemento. 
 Por exemplo, os elementos metálicos – que 
estão à esquerda na tabela periódica – tipicamente 
formam cátions pela perda de elétrons. Os 
elementos não metálicos – à direita na tabela – 
formam ânions. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 As cargas elétricas que os átomos ionizados 
adquirem estão relacionadas com os grupos da 
Tabela Periódica ao qual pertencem. 
 
“Os elementos metálicos tipicamente formam 
cátions, os elementos não-metálicos tipicamente 
formam ânions, as cargas dos íons monoatômicos 
estão relacionadas ao grupo ao qual pertencem 
na Tabela Periódica”. 
 Muitos íons são diatômicos ou poliatômicos. 
Por exemplo: 
 
 Cianeto = CN- (diatômico) 
 
 Amônio = NH4
+ (poliatômico) 
 
 Os ânions poliatômicos mais comuns são os 
oxiânions, ânions poliatômico que contém 
oxigênio. 
 Eles incluem os ânions carbonato, CO3
2-, 
nitrato, NO3
-, fosfato, PO4
3- e sulfato SO4
2-. 
 
 
 
Como combina-los? 
 
 Sempre visando a neutralização das 
respectivas cargas. 
 
Na+ + Cl- → NaCl Cloreto de sódio 
 
um composto iônico binário. 
 
 
 Alguns casos mais complicados: 
 
 Carbonato de sódio = Na2CO3 
 
 Sulfato de amônio = (NH4)2SO4 
 
“A fórmula química de um composto iônico 
mostra a razão entre o número de átomos de 
cada elemento presente no composto, em termos 
da menor quantidade de número de íons. Uma 
fórmula unitária de um composto é um grupo de 
íons com o mesmo número de cada elemento 
como aparece em sua fórmula”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS 
 
 Nomes comuns: água, sal, açúcar, etc. 
 
 Nome sistemático: inclui informações sobre 
a composição e estrutura do composto. 
 
O Nome dos Cátions: 
 
 O nomede um cátion monoatômico é 
construído simplesmente com o acréscimo da 
palavra íon antes do nome do elemento: 
 
 Na+ = íon sódio 
 Li+ = íon lítio 
 
 Quando um elemento forma mais que uma 
espécie de cátion, tal como os íons Cu+ e Cu2+ do 
cobre, usamos o número de oxidação, a carga do 
cátion, escrita com algarismos romanos entre 
parênteses. Então: 
 Cu+ = íon cobre (I) 
 Cu2+ = íon cobre (II) 
 Fe2+ = íon ferro (II) 
 Fe3+ = íon ferro (III) 
 Um sistema ainda em uso emprega os sufixos 
oso e ico, para íons com cargas menores e 
maiores, respectivamente. 
 
 Fe2+ = íons ferrosos ou íon ferro (II) 
 Fe3+ = íons férricos ou íon ferro (III). 
 
 
O Nome dos Ânions 
 
 
 
Halogênios: eto (cloreto, fluoreto, iodeto, brometo) 
Oxiânions: menos oxigênio = ito 
 mais oxigênio = ato 
Alguns elementos – halogênios – formam uma 
série de ânions, com diferente número de 
oxigênio. Assim: 
 
 ClO- = hipo clor ito 
 ClO2
- = clor ito 
 ClO3
- = clor ato 
 ClO4
- = per clor ato 
 
 Os oxiácidos são compostos moleculares 
derivados dos oxiânions. 
 
 Oxiácido -ico são derivados de oxiânions -ato 
 Oxiácido -oso são derivados de oxiânions -ito 
 
 As fórmulas dos oxiácidos são obtidas pela 
combinação do oxiânion com uma quantidade de 
hidrogênio necessária para neutralizar sua carga. 
 
Exemplo: 
 
 Íon sulfato, SO4
2- combina-se com 2 H+ para 
formar o H2SO4, ácido sulfúrico. 
 Íon sulfito, SO3
2- combina-se com 2 H+ para 
formar o H2SO3, ácido sulfuroso. 
Exercícios: 
 
a) Escreva (a) o nome do HIO e (b) a 
fórmula do ácido carbônico. 
b) Escreva (a) o nome do H3PO4 e (b) a 
fórmula do ácido clorídrico. 
 
 
O Nome dos Compostos Iônicos 
 
 Um composto iônico é denominado com o 
nome formado primeiro pelo nome do ânion e 
depois pelo do cátion, sem a palavra íon. 
 
KCl = Cloreto de potássio (íons K+ e Cl-) 
 
NH4NO3 = nitrato de amônio (NH4
+ e NO3
-) 
 
 O cloreto de cobre que contém os íons Cu+ 
(CuCl) é chamado de cloreto de cobre (I) e o 
cloreto que contém os íons Cu2+ (CuCl2) é 
chamado de cloreto de cobre (II). 
 
 
 Alguns compostos iônicos formam cristais 
que incorporam uma quantidade definida de 
moléculas de água. Estes compostos são 
chamados hidratos. 
 
 Por exemplo, o sulfato de cobre (II) 
normalmente aparece como cristais azuis de 
composição CuSO4.5H2O. 
 Seus nomes são formados pelos nomes dos 
compostos originais e pela 
palavra hidratado, precedida 
do sufixo grego 
correspondente ao número de 
águas do cristal. 
 
CuSO4.5H2O = sulfato de cobre 
(II) pentahidratado. 
 
CuSO4 = sulfato de cobre (II) 
anidro. 
 
 
 
Exemplo: 
 
1) Dê os nomes sistemáticos de (a) CrCl3.6H2O e 
(b) Ba(ClO4)2. 
 
 Estratégia: 
 1) Identificar o cátion e o ânion. 
 2) Se o cátion é um metal de transição ou 
pertence ao Grupo 12 dê o seu número de 
oxidação. Para isto, observe a carga do ânion e o 
número de ânions e cátions da fórmula. 
 3) Se o cátion só existe em um estado de 
oxidação, omita o número de oxidação da 
fórmula. 
 4) Se moléculas de água estão incluídas, 
trata-se de um hidrato e, então, adiciona-se a 
palavra hidratado e o prefixo grego na fórmula. 
 
 Solução: (a) o cátion é um íon crômio e o 
ânion é um íon cloreto. O cátion precisa ser o 
Cr3+ para a neutralidade elétrica, então o crômio, 
(um metal de transição) é apresentado como 
crômio (III). O 6H2O indica que o complexo é 
hexahidratado, então o composto é o cloreto de 
crômio (III) hexahidratado. 
(b) O cátion é um íon bário, Ba2+ (o único cátion 
que o bário forma). O ânion é o perclorato, ClO4
-, 
então o composto é o perclorato de bário. 
 
Exercícios: 
 
1) Dê o nome dos compostos (A) FeCl2.2H2O; 
(B) AlBr3, (C) Cr(ClO3)2. 
 
2) Dê o nome dos compostos: (A) AuCl3, (B) 
CaS, (C) Mn2O3. 
 
 
O Nome dos Compostos Moleculares Inorgânicos 
 
 Muitos compostos moleculares inorgânicos 
simples têm o nome dado usando os prefixos 
gregos para indicar o número de cada tipo de 
átomo presente. 
 
 Quando apenas um átomo de cada elemento 
está presente, não se usa o prefixo. Exceção: 
monóxido de carbono, CO. 
 
 A maioria dos compostos moleculares 
binários – compostos moleculares formados por 
dois elementos – tem pelo menos um elemento do 
Grupo 16 ou 17. Estes elementos recebem o nome 
com um sufixo –eto. 
 
 tricloreto de fósforo, PCl3; 
 hexafluoreto de enxofre, SF6 
 
e os compostos de oxigênio: 
 
 óxido de dinitrogênio, N2O 
 pentóxido de dinitrogênio, N2O5 
 
 Certos compostos moleculares binários têm 
nomes comuns, que são largamente usados: 
 
 NH3 amônia 
 N2H4 hidrazina 
 NH2OH hidroxilamina 
 PH3 fosfina 
 NO óxido nítrico 
 N2O óxido nitroso 
 C2H4 etileno 
 C2H2 acetileno 
 Os óxidos do fósforo se distinguem por um 
algarismo romano, como se o fósforo fosse um 
metal e o óxido presente como O2-. Assim: 
 P4O6 = (P
3+)4(O
2-)6 = óxido de fósforo (III) 
 P4O10 = (P
5+)4(O
2-)10 = óxido de fósforo (V) 
 
 As fórmulas dos compostos formados entre o 
hidrogênio e os componentes dos Grupos 16 e 17 
têm, na frente, o átomo de H e, no nome, o 
hidrogênio aparece por último. 
 Cloreto de hidrogênio – HCl 
 Cianeto de hidrogênio – HCN 
 
 Quando estes compostos são dissolvidos em 
água, muitos atuam como ácidos e são chamados 
de ácido. 
 HCl = ácido hidroclorídrico 
 H2S = ácido hidrosulfúrico 
Uma solução aquosa destes ácidos é indicada por 
um (aq) em seguida da fórmula. 
MOLS E MASSAS MOLECULARES 
 
 “Os químicos descrevem o número de 
átomos, íons ou moléculas em termos de uma 
unidade chamada mol”. 
 
 1 mol é o número de átomos em exatamente 
12 g de carbono 12. 
 
 A massa de um átomo de carbono 12 foi 
determinada como exatamente 1,99265 x 10-23 g. 
Assim: 
 
 Número de átomos de carbono 12 = 
23
23
10x0221,6
g10x99265,1
g12 =− 
 
 Assim, 1 mol de átomos de qualquer 
elemento é 6,0221x1023 átomos do elemento. 
Generalizando: 
 
 1 mol de objetos representa 6,0221x1023 objetos 
 
 O número de objetos por mol, 6,0221x1023 
mol-1 é chamado de constante de Avogadro, NA, 
em honra ao cientista italiano do século XIX 
Amadeo Avogadro. A constante de Avogadro é 
usada na conversão entre o número de mols e o 
número de átomos, íons ou moléculas: 
 
Número de objetos = número de mols x número 
de objetos por mol 
 = número de mols x NA 
 
Se representarmos o número de objetos por N e o 
número de mols (formalmente a quantidade da 
substância) por n, esta relação é: 
 
N = nNA 
Exemplos 
 
1) Sabe-se que uma amostra de vitamina C 
contém 1,29x1024 átomos de hidrogênio (bem 
como de outras espécies de átomos). Quantos 
mols de hidrogênio a amostra contém? 
 
N = nNA n = N/NA 
 
Número de mols de átomos de H = 
mol14,2
mol10x0221,6
10x29,1
123
24
=− 
 
 
2) Uma pequena xícara de café contém 3,14 mols 
de moléculas de água. Quantas moléculas de água 
estão presentes? 
 
 
Massa Molar 
 Como podemos determinar o número de mols 
presente se não podemos contar os átomos 
diretamente? 
 Massa molar, M, a massa por mol de 
partículas. 
 
Número de mols = massa da amostra / massa por 
mol 
 n = m/M 
 
Exemplo 1: 
 Para encontrar o número de mols de átomos 
de F em 22,5 g de flúor, precisamos saber que a 
massa molar do flúor (isto é, a massa por mol de 
átomos de flúor) é 19,00 g mol-1. Então: 
Número de mols de átomos de flúor = 
 22,5 g / 19,00 g mol-1 = 1,18 mol. 
(O número real de átomos pode ser encontrado 
multiplicando o número de mol pela cte de 
Avogadro). 
2) Em um dia, 5,4 kg de alumínio foram 
coletados de um lixo reciclável. Quantos mols de 
átomos de Al o lixo continha? Dada a massa 
molar de Al = 26,98 g mol-1. 
 
A massa molar de um elemento é a massa por 
mol de seus átomos; a massa molar de um 
composto molecular é a massa por mol de suas 
moléculas; a massa por molar de um composto 
iônico é a massa por mol de suas fórmulas 
unitárias. Em todos os casos, a unidade de massa 
molar é gramas por mol (g mol-1). 
 
Avaliando a massa molar média 
 
 Há doistipos isótopos naturais do cloro, 
cloro-35 e cloro-37. A massa de um átomo de 
cloro-35 é 5,807x10-23 g e a de um átomo de 
cloro-37 é 6,139x10-23 g. Em uma amostra típica 
de cloro 75,77% da amostra é de cloro-35 e 
24,23% de cloro-37. Qual é a massa molar de 
uma amostra típica de cloro? 
Massa média de um átomo de cloro: 
)g10x139,6(x
100
23,24
)g10x807,5(x
100
77,75 2323 −− + 
= (4,400x10-23 g) + (1,487x10-23 g) 
= 5,887x10-23 g 
 
Segue que a massa molar de uma amostra típica 
de átomos de cloro é: 
 
Massa molar de cloro = massa média de um 
átomo de cloro x número de átomos de cloro por 
mol 
 
(5,887x10-23g)x(6,022x10-23mol-1)=35,45 g mol-1. 
 
Peso atômico é o valor numérico de sua massa 
molar. Hidrogênio = massa molar = 1,008 g mol-1 
e peso atômico = 1,008. 
Peso Molecular Peso fórmula