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Apostila de Química Geral @euquimica APOSTILA DE QUÍMICA GERAL 1) Introdução ao Estudo da Química: A Química é uma ciência que surgiu da curiosidade humana em torno da composição de todas as coisas e do funcionamento do mundo que nos cerca. Atualmente, a Química é definida basicamente como a ciência que estuda a matéria, suas transformações e as energias envolvidas nesses processos. Ela trabalha em três níveis principais: Microscópico: Quando a Química interpreta fenômenos em que há o reordenamento dos átomos, que são os constituintes básicos de toda a matéria e que são invisíveis aos nossos olhos; Macroscópico: Objetos ou fenômenos grandes e visíveis; Simbólico: É a expressão dos fenômenos químicos através de símbolos, fórmulas e equações matemáticas. 1.1) Principais conceitos: Matéria: corresponde a tudo que ocupa um lugar no espaço e tem massa; Massa: É uma propriedade geral da matéria que indica a quantidade de matéria que existe em um corpo; Volume: É uma propriedade geral da matéria que indica a extensão de espaço ocupado por um corpo; Corpo: amostra ou porção limitada da matéria. Por exemplo, a árvore é matéria. Então, se cortarmos o caule da árvore, uma tora de madeira obtida será um corpo; Objeto: corpo que sofreu alterações e foi produzido para a utilização do ser humano; Substância pura ou simplesmente substância: As substâncias são os materiais que possuem todas as propriedades físicas bem definidas, determinadas e praticamente constantes, ou seja, são formadas por um único tipo de componente (átomos, moléculas ou aglomerados iônicos); Substância simples: Formada por um único tipo de elemento químico. Exemplos: gás oxigênio (O2), gás hidrogênio (H2), ferro (Fe), gás hélio (He), alumínio (Aℓ) etc; Substância composta ou composto: Formada por mais de um elemento químico. Exemplos: água (H2O), álcool etílico ou etanol (C2H5OH), amônia (NH3) etc; Sistema: corpo submetido a uma observação; Sistema homogêneo: Apresenta uma única fase. Pode ser composto por uma substância pura ou por uma mistura homogênea; Sistema heterogêneo: Apresenta mais de uma fase. Pode ser composto de uma substância pura em diferentes estados físicos, como um copo com água e gelo, ou por uma mistura heterogênea; Energia: É a medida da capacidade de realizar um trabalho. A energia química é baseada na força de atração e repulsão nas ligações químicas, presente na formação da matéria. As trocas de calor são energias térmicas; Mistura: Quando temos em um mesmo sistema mais de uma substância. As misturas não apresentam as propriedades, como os pontos de fusão e ebulição, bem como a densidade, constantes como ocorre com as substâncias; Mistura homogênea: Apresenta uma única fase, ou seja, aspecto totalmente uniforme. Exemplo: Mistura de água e álcool; Mistura heterogênea: Apresenta mais de uma fase. Exemplo: Água e óleo; Fenômeno: Qualquer transformação sofrida pela matéria; Fenômeno físico: são aqueles em que a constituição do material não muda. Exemplo: Amassar um papel; Fenômenos químicos: são aqueles em que a constituição do material muda. Exemplo: Queimar um papel; Alotropia é a propriedade que alguns elementos químicos têm de formar uma ou mais substâncias simples diferentes. O carbono possui dois alótropos: o diamante e o grafite; Ponto de Fusão (PF): é a temperatura em que a substância sofre fusão (durante o aquecimento) ou solidificação (durante o resfriamento); Ponto de Ebulição (PE): é a temperatura em que a substância sofre ebulição (durante o aquecimento) ou condensação (durante o resfriamento). 1.2) Mudança de Estado Físico: As fases ou estados físicos da matéria são três: sólido, líquido e gasoso. A figura mostra o nome que se dá às transições de fase: Fusão: passagem da fase sólida para a líquida. Exemplo: o gelo derretendo e se transformando em água líquida. Vaporização: passagem da fase líquida para a gasosa. Exemplo: a água fervendo e se transformando em vapor de água, como a vaporização dos rios, lagos e mares. Solidificação: passagem da fase líquida para a sólida. Exemplo: água líquida colocada no congelador para formar gelo. Condensação: passagem da fase gasosa para a líquida. Exemplo: o vapor da água se transformando em gotículas de água quando sua temperatura fica abaixo de 100ºC. Sublimação: passagem que se dá de forma direta, da fase sólida para a gasosa ou da fase gasosa para a sólida; como acontece com a naftalina, por exemplo. 1.3) Densidade x Massa Específica Vamos considerar um corpo de massa m e volume V. Podemos, matematicamente, definir a densidade desse corpo através da seguinte relação: Na equação acima, observe que V é o volume total do corpo, seja ele maciço ou oco. Caso o corpo analisado seja maciço e homogêneo, como, por exemplo, um cubo de metal, ou um tijolo, a densidade pode ser chamada de massa específica – sendo representada pela letra grega mi (µ) – do material do qual é feito o corpo. No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de massa específica ou densidade é o kg/m3, mas freqüentemente são usadas as unidades g/cm3 e kg/L. Portanto, podemos escrever: 1.4) Separação de Misturas: Conheça agora os principais processos de separação de misturas homogêneas e heterogêneas: Catação: Método manual de separação, como quando escolhemos os feijões para cozinhar; Ventilação: Arraste por corrente de ar de um dos componentes da mistura que seja bem leve. Exemplos: separação das cascas de grãos de café, cereais e amendoim torrado; Levigação: Arraste de sólidos de baixa densidade por meio de correntes de água, permanecendo no recipiente os sólidos de densidade maior. Isso é feito pelos garimpeiros para separar a areia (menos densa) do ouro (mais denso); Peneiração ou tamisação: É usada para separar sólidos de diferentes tamanhos, geralmente passando por uma peneira, sendo que os sólidos menores passam por sua malha, sendo separados dos maiores. É muito usada em construções para separar a areia do cascalho e na cozinha quando se quer separar impurezas na farinha de trigo; Extração por solventes: Usa-se algum líquido para extrair um ou mais componentes da mistura. Por exemplo, se adicionarmos uma solução aquosa de cloreto de sódio em uma mistura de gasolina e álcool, agitarmos e depois colocarmos em repouso, veremos que a água separará o etanol da gasolina. Isso se baseia na diferença de polaridade e no tipo de forças intermoleculares. Flotação: A flotação consiste em adicionar bolhas de ar em uma suspensão coloidal, que, por sua vez, é classificada como uma mistura formada por partículas suspensas em um líquido, sendo que essas partículas possuem tamanho entre 1 e 1000 nm. Por exemplo, na mineração e extração do cobre a partir da calcopirita (CuFeS2), esta é pulverizada e combinada com óleo, água e detergente. Depois de injetar ar através da mistura, o sulfeto mineral revestido de óleo é atraído pelas bolhas de ar e é arrastado para a superfície com a espuma. O resíduo não desejado, que é denominado de ganga, deposita-se na parte inferior. Filtração: É um método de separação de misturas heterogêneas sólido-líquido ou gases-sólidos que se baseia na passagem da mistura por um filtro. Existem dois tipos de filtração: a comum e a vácuo. A filtração comum é a simples passagem da mistura por um funil com papel de filtro a vácuo onde os sólidos ficam retidos. Já a filtração a vácuoé feita usando-se um funil de Buchner acoplado a um kitassato, que, por sua vez, está acoplado a uma trompa de água que arrasta o ar de dentro do kitassato, causando uma região de pressão baixa. Essa diferença de pressão leva à sucção do líquido da mistura e acelera o processo de filtração. Decantação, sedimentação, sifonação e centrifugação: Esses processos baseiam-se em um único princípio: a diferença de densidade entre os componentes da mistura. Eles costumam ser usados em conjunto para separar misturas heterogêneas de dois tipos: líquido + sólido e líquidos imiscíveis. Esse tipo de separação inicia-se na sedimentação. A mistura é deixada em repouso para que, depois de um tempo, as partículas do sólido em suspensão no líquido ou o líquido mais denso, por ação da gravidade, depositem-se no fundo do recipiente. Esse processo de sedimentação pode ser acelerado pela realização de uma centrifugação, no caso de misturas do tipo líquido + sólido. A mistura é colocada em um tubo de ensaio dentro de uma centrífuga, que rotaciona em alta velocidade e, por inércia, faz com que as partículas de maior densidade depositem-se no fundo do tubo. A decantação ocorre quando se inclina o recipiente que contém a mistura, derramando em outro recipiente o líquido menos denso, que ficou na parte de cima. Isso pode ser feito também por sifonação, que é a transferência do líquido por meio de um sifão ou uma mangueira plástica, iniciando-se o fluxo por sucção. Separação magnética: É a aproximação de um ímã magnético de uma mistura que contém alguma substância que é atraída pelo ímã, como limalhas de ferro, para separá-la dos outros componentes. Evaporação: Essa técnica é baseada na diferença de pontos de ebulição entre os componentes da mistura. As misturas homogêneas sólido-líquido, isto é, as soluções químicas verdadeiras, são deixadas em repouso ou aquecidas para que o líquido evapore, permanecendo o sólido que possui o ponto de ebulição muito maior. Essa técnica é usada na obtenção de sal de cozinha a partir da água do mar. Destilação: É usada para separar cada um dos componentes de misturas sólido-líquido ou líquido-líquido miscíveis. Existem dois tipos: a destilação simples e a destilação fracionada. A destilação simples é usada principalmente para misturas sólido-líquido e consiste em aquecer a mistura em um balão de fundo redondo acoplado a um condensador. O líquido de menor ponto de ebulição evapora e chega ao condensador, onde retorna ao estado líquido e é coletado em outro recipiente. Já a destilação fracionada é usada para misturas líquido-líquido miscíveis. A única diferença é que, antes do condensador, há uma coluna de fracionamento, em que há uma barreira, pois esse condensador possui bolinhas ou cacos de vidro ou de porcelana. Cristalização fracionada: É usada quando há vários sólidos dissolvidos em um solvente, sendo que se evapora o solvente ou a temperatura é diminuída. Um dos componentes começa a cristalizar, enquanto os outros estão dissolvidos. Ele é retirado, e o próximo componente cristaliza-se e assim por diante. Liquefação fracionada: É usada para separar componentes gasosos através da diminuição da temperatura ou elevação da pressão. Um dos gases torna-se líquido primeiro, passando por posterior destilação fracionada. É uma técnica empregada para separar os componentes do ar. Adsorção: São usadas substâncias que retêm em suas superfícies determinadas substâncias gasosas. Por exemplo, as máscaras contra gases venenosos possuem carvão ativo que adsorve os gases poluentes. Dissolução fracionada: Usada para separar misturas do tipo sólido-sólido em que um dos sólidos mistura-se em determinado solvente e o outro não. Por exemplo, se tivermos uma mistura de sal e areia, podemos adicionar água para que o sal misture-se nela e separe-se da areia. Podem ser usados outros processos depois, como a filtração para separar a areia, a destilação para separar a água e o sal, ou a evaporação para obter somente o sal. Fusão fracionada: Método aplicado para separar misturas do tipo sólido-sólido que possuam pontos de fusão diferentes. A mistura é aquecida e um dos sólidos funde-se primeiro. 2) Reação Química Uma reação química ocorre quando certas substâncias sofrem transformações em relação ao seu estado inicial (reagentes). Para que isso possa acontecer, as ligações entre átomos e moléculas devem ser rompidas e devem ser restabelecidas de outra maneira. A ocorrência de uma reação química é indicada pelo aparecimento de novas substâncias (produtos), diferentes das originais (reagentes). 2.1) Leis ponderais: LEI DE LAVOISIER “Numa reação química, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos.” Segundo esta lei, num sistema químico fechado, qualquer que seja a transformação ocorrida, a massa segue constante. Uma reação entre as substâncias A e B transformam-se em C. A massa da substância A é 20g e de B é 5g. Qual a massa de C? A + B → C 20g 5g x Então: 20 + 5 = 25g de C A + B → C 20g 5g 25g Esta reação obedece a Lei de Lavoisier, onde a soma das massas dos reagentes é igual a soma da massa dos produtos. LEI DE PROUST "Uma determinada substância composta é formada por substâncias mais simples, unidas sempre na mesma proporção em massa". O químico francês Joseph Louis Proust observou que em uma reação química a relação entre as massas das substâncias participantes é sempre constante. A Lei de Proust ou a Lei das proporções definidas diz que dois ou mais elementos ao se combinarem para formar substâncias, conservam entre si proporções definidas. Observe: A massa de uma molécula de água é 18g e é resultado da soma das massas atômicas do hidrogênio e do oxigênio. H2 – massa atômica = 1 → 2 x 1 = 2g O – massa atômica = 16 → 1 x 16 = 16g Então 18g de água tem sempre 16g de oxigênio e 2g de hidrogênio. 3) Modelos Atômicos e Conceitos Fundamentais Ao desenrolar da história, diversos cientistas e estudiosos tentaram definir o átomo quanto a sua forma, dando origem a diversas teorias sobre sua constituição física. Surgiram, então, os modelos atômicos. Modelo Atômico de Dalton (“Bola de Bilhar”) Dalton (1808) - Estudo baseado nas leis ponderais (Lavoisier e Proust) - Toda matéria é formada por átomos - Átomos são maciços, indivisíveis e indestrutíveis. - Átomos iguais apresentam propriedades iguais e átomos diferentes apresentam propriedades diferentes (Átomos identificados pela massa atômica). - Átomos podem se combinar em proporções bem definidas para formar compostos estáveis (moléculas). Modelo Atômico de Thomson (“Pudim de Passas”) Thomson (1898) - Conclusões baseadas em experimentos realizados com a ampola de Crookes (tubo de raios catódicos). - demonstrou que os mesmos podiam ser interpretados como sendo um feixe de partículas carregadas de energia elétrica negativa, as quais foram chamadas de elétrons (partícula básica comum a todos os átomos). Pasta positiva com elétrons (partículas subatômicas de carga negativa) incrustados. Modelo Atômico de Rutherford (“Modelo Planetário”) Rutherford (1911) - Experimentos de espalhamento de partículas alfa; - O átomo seria formado por um núcleo positivo, que seria muito pequeno em relação ao todo, mas teria praticamente toda massa do átomo; -Ao redor do núcleo, os elétrons descreveriam órbitas circulares em altas velocidades, para não serem atraídos e caírem sobre o núcleo. - A eletrosfera — local onde se situam os elétrons — seria cerca de dez mil vezes maior do que o núcleo atômico, e entre eles haveria um espaço vazio. Modelo Bohr (1913) ou (Rutherford - Bohr) Estudo baseado nos espectros de emissão e absorção dos elementos e na Teoria Quântica de Max Planck (1900) Postulados: “Os elétrons movem-se em órbitas circulares em torno do núcleoatômico central.” “Quando os elétrons passam de uma órbita para outra, um quantum de energia é absorvido ou emitido.” “Somente certas órbitas eletrônicas são permitidas e os elétrons não irradiam energia quando as percorrem.” (órbitas estacionárias). Modelo Atômico Clássico Particulas Fundamentais: Conceitos Fundamentais: Número Atômico (Z): É o número de prótons do núcleo de um átomo. Número de Massa (A): É a soma do número de prótons com o número de nêutrons (N) do núcleo de um átomo. A = Z + N Elemento Químico: É o conjunto de átomos que apresentam o mesmo número atômico. Isóbaros: São elementos químicos diferentes que apresentam mesmo número de massa. Isótonos: São elementos químicos diferentes que apresentam mesmo número de nêutrons. Isótopos: São átomos de um mesmo elemento químico que apresentam diferentes números de nêutrons e, conseqüentemente, diferentes números de massa. Isoeletrônicos: São elementos diferentes que apresentam mesmo número de elétrons. Massa Atômica de um Elemento É a média ponderada das massas atômicas dos isótopos naturais desse elemento. 4) Distribuição Eletrônica e Tabela Periódica dos Elementos Podemos distribuir os elétrons, ou fazer a DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA, em camadas (níveis de energia) ou em subníveis. Cada camada possui uma quantidade máxima de elétrons que podem ser distribuídos, bem como os subníveis pertencentes a cada camada. Observe que a primeira camada (K), comporta no máximo dois elétrons. Esses elétrons são “colocados” no subnível dessa camada (s). Os elétrons devem ser distribuídos nos subníveis seguindo uma sequência (observe as setas): Após fazer a distribuição eletrônica, conseguimos descobrir qual é o PERÍODO (linha) e a COLUNA (família) da tabela periódica em que o elemento se encontra. Para saber qual é o período, basta olhar o maior número que aparece na frente das letras na distribuição. Para saber em qual família o elemento se encontra, veja quantos eletros estão distribuídos junto com o número X. Essa observação e localização do elemento na tabela periódica, só é possível para elementos neutros. Se forem íons, não conseguimos fazer a localização correta. 5) Quantidades e medidas 5.1) Leis Volumétricas de Gay-Lussac A lei volumétrica de Gay-Lussac diz que, nas mesmas condições de temperatura e pressão, os volumes dos gases de uma reação formam uma proporção constante. Mas essa lei foi de encontro com a teoria atômica de Dalton. Segundo essa teoria, o volume dos produtos na reação deveria ser igual à soma dos volumes dos reagentes. Assim, deveria ocorrer o seguinte: Hidrogênio + Oxigênio → Água 2 volumes + 1 volume → 3 volumes Mas Gay-Lussac mostrou que não era assim que ocorria na prática, o resultado era igual a dois volumes de vapor de água. A resposta para essa aparente contradição veio por meio da hipótese ou lei de Avogadro: Avogadro mostrou que, na realidade, os gases não eram átomos isolados, mas sim moléculas. Sua lei dizia o seguinte: Avogadro mostrou que 1 mol de qualquer gás possui 6,02 . 1023 moléculas. Esse valor é conhecido como número ou constante de Avogadro. Ficou comprovado que, nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP), em que a pressão é igual a 1 atm e a temperatura é de 273 K (0ºC), o volume ocupado por 1 mol de qualquer gás sempre será 22,4 L. Esse valor corresponde ao volume molar dos gases. Essas relações são muito importantes para a resolução de exercícios de estequiometria. A lei volumétrica de Avogadro explicou a lei volumétrica de Gay-Lussac. Observe a seguir que duas moléculas de hidrogênio (dois volumes) reagem com uma molécula de oxigênio (um volume) para a formação de duas moléculas de água (dois volumes). A água e o hidrogênio possuem o mesmo volume porque possuem a mesma quantidade de moléculas, conforme dito pela lei de Avogadro. 5.2) Massa Atômica, Massa do elemento químico e Massa Molecular: Unidade de massa atômica (u) Esta unidade equivale a 1/12 da massa de um átomo de 12C. É representada pela letra minúscula u. 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 a 1 parte de 12 de um átomo de carbono-12. O átomo de Helio possui 4u , ou seja, sua massa é o equivalente à 1/3 da massa de um átomo de 12C. Obs: muitas vezes o u da unidade é omitido em tabelas periódicas ou provas de vestibulares. Massa atômica de um elemento químico 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. Massa Molecular A massa molecular (MM) é a soma das massas atômicas dos átomos que compõem uma molécula. Por exemplo, numa molécula de água (H2O), teremos: - H = 1u, como são dois hidrogênios = 2u - O = 16u - H2O = 2u + 16u = 18u Massa Molar: Mol O mol indica quantidade. Um mol de qualquer coisa possui 6,02.1023 unidades. É utilizado em química para referir-se à matéria microscópica, já que este número é muito grande. Pode ser usado para quantificar átomos, moléculas, íons, número de elétrons, etc. O número 6,02.1023 é a constante de Avogadro. O mol indica massa. Um mol de um elemento é igual a sua massa molecular em gramas (g). O mol indica volume. Na realidade, indica o volume ocupado por um gás nas CNTP (condições normais de temperatura e pressão). Para gases que estão nestas condições, o valor de um mol é 22,4L (litros). Massa Molar A massa molar expressa a massa de um mol em gramas. Se a massa molecular de uma substância numa u.m.a. for p, a massa molar dessa substância também será p, mas em gramas. 6) Ligações Químicas Basicamente, duas forças de naturezas distintas atuam no interior da matéria: são as forças intermoleculares, isto é, entre moléculas, e as forças intramoleculares, que agem no interior dessas moléculas, entre dois ou mais átomos. As forças intermoleculares podem ser descritas, sucintamente, como Pontes de Hidrogênio ou Forças de Van der Waals. As forças intramoleculares são as famosas ligações químicas, que podem ser do tipo iônico, covalente ou metálico. De modo geral, pode ocorrer a doação e o recebimento de elétrons entre dois átomos, caracterizando uma ligação denominada de Ligação Iônica. Nessa ligação, predominam as forças eletrostáticas que atraem os íons de cargas opostas. A ligação iônica é a responsável pela formação de compostos iônicos, e ocorre entre um átomo metálico e um átomo não metálico, com doação de elétrons por parte do primeiro e recebimento de elétrons por parte do segundo. Quando se combinam dois átomos que possuem uma mesma tendência de ganhar e perder elétrons, ocorre então a formação de uma Ligação Covalente. Sob essas condições, não ocorre uma transferência total de elétrons. Nesse processo, ocorre um compartilhamento de elétrons, aos pares. A ligação covalente, sempre entre dois átomos não metálicos, forma os compostos de natureza molecular, de modo a constituir uma molécula de natureza polar (ligação entre dois átomos diferentes) ou apolar (entre dois átomos iguais). Já a Ligação Metálica traz um processo distinto. Os elétrons distribuem-se sobre núcleos positivos de átomos metálicos, formando uma nuvem eletrônica sobre toda estrutura da matéria formada, sendo esta a responsável pelas propriedades metálicas da matéria constituída. 6.1) Geometria Molecular: 6.2) Polaridade das ligações e das moléculas: Chamamos de polaridade a capacidadeque as ligações possuem de atrair cargas elétricas, e o local onde ocorre este acúmulo denominamos de pólos, estes se classificam em pólos negativos ou positivos. Vejamos agora a polaridade presente nas ligações iônicas e covalentes: Ligação iônica: neste tipo de ligação a transferência de elétrons é definitiva e por isso os compostos iônicos, como o próprio nome já diz, são carregados de cargas positivas e negativas e, portanto, apresentam pólos. A esta definição se aplica a regra: toda ligação iônica é uma ligação polar. Ligação covalente: os pólos neste caso estão associados à eletronegatividade. Se a ligação covalente for entre átomos de http://www.infoescola.com/quimica/forcas-intramoleculares-e-forcas-intermoleculares/ http://www.infoescola.com/quimica/molecula/ http://www.infoescola.com/quimica/forcas-intramoleculares-e-forcas-intermoleculares/ http://www.infoescola.com/quimica/pontes-de-hidrogenio/ http://www.infoescola.com/quimica/pontes-de-hidrogenio/ http://www.infoescola.com/quimica/forcas-de-van-der-waals/ http://www.infoescola.com/quimica/ligacao-ionica-eletrovalente/ http://www.infoescola.com/quimica/ion/ http://www.infoescola.com/quimica/composto-ionico/ http://www.infoescola.com/quimica/ligacao-covalente/ http://www.infoescola.com/quimica/ligacao-metalica/ http://www.infoescola.com/quimica/nuvem-eletronica/ mesma eletronegatividade, a ligação será apolar, porque não ocorre formação de pólos. Exemplo: Br ─ Br Agora, se a ligação covalente for entre átomos com eletronegatividades diferentes, a ligação será polar. Esta diferença induz o acúmulo de carga negativa ao redor do elemento mais eletronegativo, gerando assim, pólos na molécula. A escala de eletronegatividade de Pauling facilita nosso estudo: A eletronegatividade é crescente no sentido da seta. Se fôssemos fazer uma comparação: qual ligação, a covalente ou iônica, possui maior polaridade? A ligação iônica apresenta polarização máxima, ou seja, nenhum outro composto é mais polarizado que o composto iônico. 6.3) NOX – Número de Oxidação O Número de Oxidação (NOX) de um elemento químico é a carga que ele recebe em uma reação química. Por exemplo, no H2SO4: o H ficará com carga +1 (cada átomo de hidrogênio), o S (enxofre) com +6, e o O com uma carga de -2 (cada átomo de oxigênio). Para saber qual é o NOX de um átomo dentro de uma molécula, devemos seguir algumas regras: 1.Todos os metais alcalinos, hidrogênio (H) e prata (Ag) terão nox +1 2. Metais alcalinos terrosos, zinco (Zn) -> nox +2 3. Alumínio (Al) -> nox +3 4. Oxigênio (em qualquer parte da molécula) -> nox -2 5. Calcogênios (somente se aparecerem na extremidade direita da fórmula!) -> nox -2 6. Halogênios (somente se aparecerem na extremidade direita da fórmula!) -> nox -1 7. Íons compostos -> nox igual a carga do íon (por exemplo, PO4-3 terá NOX -3) 8. Soma de todos os NOX de uma molécula sempre será ZERO. 9. Soma do NOX em íon sempre será a própria carga do íon. 10. Elementos isolados e substâncias simples -> nox ZERO. Exemplos: HCl Hidrogênio se enquadra na regra 1 -> nox +1 O cloro se enquadra na regra 6 -> nox -1 1 - 1 = 0 (regra 8) HClO Hidrogênio -> nox +1 Cl -> não há regra que se aplica Oxigênio -> nox -2 Nox H + nox Cl + nox O = 0, logo 1 + x + (-2) = 0, logo o NOX do Cloro será +1 6.4) Balanceamento: A quantidade de átomos de cada elemento em uma equação química que representa uma reação deve ser a mesma nos reagentes (1º membro) e nos produtos (2º membro). Essa igualdade é obtida por meio do balanceamento dos coeficientes da equação. Balanceamento por tentativa: Em uma reação química os números colocados antes da fórmula de cada substância, seja reagente ou produto, são chamados de coeficientes estequiométricos ou simplesmente, coeficientes. Estes informam a proporção entre as quantidades em mols dos participantes de uma dada reação química. Exemplo, para se formar uma molécula de água: Os números em vermelho são os coeficientes, e indicam que para se formar uma molécula de água é necessário ter 1 molécula de Hidrogênio e meia molécula de Oxigênio. http://www.infoescola.com/quimica/atomo/ http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/hidrogenio/ http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/enxofre/ http://www.infoescola.com/quimica/molecula/ http://www.infoescola.com/quimica/metais-alcalinos/ http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/prata/ http://www.infoescola.com/quimica/metais-alcalino-terrosos/ http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/zinco/ http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/aluminio/ http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/oxigenio/ http://www.infoescola.com/quimica/calcogenios/ http://www.infoescola.com/quimica/halogenios/ http://www.infoescola.com/quimica/ion/ http://www.infoescola.com/quimica/substancias-simples-e-compostas/ http://www.infoescola.com/quimica/substancias-simples-e-compostas/ http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/cloro/ Quando escrevemos uma equação química, ela deve estar corretamente balanceada, ou seja, os coeficientes devem estar corretamente indicados. Caso contrário, não estará observando o fato de os átomos se conservarem e com a proporção errada a reação não ocorrerá. Uma forma de se balancear uma reação química é pelo método de tentativas, que constitui dar valores arbitrários aos coeficientes estequiométricos de modo a tentar igualar os números de átomos dos reagentes e dos produtos. Exemplo: A combustão do etanol (C2H6O), álcool combustível, produz gás carbônico e água. A reação está representada a seguir: Vamos analisar o número de átomos nos reagente e nos produtos: Nota-se que os números dos átomos carbonos dos reagentes (CR) e dos carbonos dos produtos (CP) são diferentes, e o mesmo se nota nos hidrogênios dos produtos (HP) e dos reagentes (HR). Para que a reação ocorra é necessário fazer o balanceamento (obs: sempre deixe o Oxigênio para ser balanceado no final ). Vamos fazer por etapas; 1°) Balancear o Carbono: Observe que nos reagentes temos 2 Carbonos e nos produtos temos 1 Carbono, como podemos igualar: 2 C = x 1C. Qual valor multiplicado por 1 dará 2? (sempre o coeficiente menor é multiplicado) x = 2. O valor de “X” será o coeficiente do carbono do produto. 2°) Balancear o Hidrogênio Observe que temos 6 Hidrogênios no reagentes e 2 Hidrogênios nos produtos. Qual valor multiplicado por 2 dará 6 ? (sempre o coeficiente menor é multiplicado). 6H = y2H 6H=3.2H -> 6H=6H O valor de “y” será o coeficiente do hidrogênio do produto. ATENÇÃO: Note que a quantidade de oxigênio foi alterada devido ao balanceamento dos produtos, agora temos: Se colocarmos um coeficiente no C2H6O vai ser alterado toda a reação então o coeficiente é colocado no O2 3°) Então qual valor multiplicado por 2 dará 6 ? ( lembrando que já se tem um Oxigênio no C2H6O) 2z = 6 2.3=6 Z = 3 coeficiente do O2 Agora vamos ver se o balanceamento está correto: Os números dos átomos dos produtos e dos reagentes estão iguais, com isso a reação está balanceada. Balanceamento resumido: Balanceamento por Oxirredução: O balanceamento de uma equação por oxirredução se baseia na igualdade do número de elétrons cedidos com o número de elétrons recebidos. Um método simples de se realizar esse balanceamento é dado pelos passos a seguir: Agora, vejamos um exemplo para visualizar como fazer isso. Abaixo temos a reação de oxirredução entre o cobre metálico e o nitrato de hidrogênio, com produção de nitrato de cobre II, monóxido de nitrogênio e água: Cu(s) + HNO3(aq) → Cu (NO3)2(aq) + NO(g) + H2O(l) 1º passo – Determinar o Nox: Observe que o Cu teve seu Nox aumentado de zero para +2, o que significa que ele é a espécie que sofreu oxidação. Já o N é o que sofreu redução, pois o seu Nox diminuiu de +5para +2. Agente oxidante: HNO3; Agente redutor: Cu(s). 2º passo - Determinar a variação do Nox (ΔNox) para verificar o número de elétrons transferidos: Cu = ΔNox = 2 – 0 = 2 N = ΔNox = 5 – 2 = 3 Observação importante: Os valores encontrados para os ΔNox permanecem estes porque nas substâncias existem apenas um átomo de nitrogênio e de cobre. Mas, se fosse mais de dois átomos teríamos que levar isso em consideração. 3º Passo – Inverter os valores de ΔNox pelos coeficientes das substâncias: Visto que o ΔNox do Cu deu 2, então esse será o coeficiente da substância que contém o N, que no primeiro membro é o HNO3 e no segundo membro da equação é o NO. E visto que ΔNox do N deu 3, então esse será o coeficiente da substância que contém o Cu, que no primeiro membro é o Cu e no segundo membro da equação é o Cu(NO3)2. Observe que, assim, o número total de elétrons perdidos é igual ao número total de elétrons recebidos: Observação importante: Nesse caso, todas as substâncias envolvidas contêm a mesma quantidade de átomos de Cu e de N. Porém, se acontecer de essa quantidade for diferente, nós devemos escolher o membro que tiver a maior quantidade de átomos que sofrem redução e oxidação. Aqui nós vamos escolher trabalhar com as substâncias do segundo membro, porque é o que tem maior número de substâncias. Fica assim, então: Cu(s) + HNO3(aq) → 3 Cu(NO3)2(aq) + 2 NO(g) + H2O(l) 4º passo: Continuar balanceando pelo método de tentativas: Se no segundo membro temos 3 Cu, esse será seu coeficiente no primeiro membro. E no segundo membro temos 8 N (lembre-se de multiplicar o índice pelo coeficiente em cada substância e depois somar com o que tiver nas outras substâncias), então esse será o coeficiente de HNO3 no primeiro membro. 3 Cu(s) + 8 HNO3(aq) → 3 Cu (NO3)2(aq) + 2NO(g) + H2O(l) Agora sabemos que a quantidade de átomos de H no primeiro membro é de 8, então o coeficiente de H2O no segundo membro será 4 (porque tem que multiplicar pelo índice “2”): 3 Cu(s) + 8 HNO3(aq) → 3 Cu (NO3)2(aq) + 2 NO(g) + 4 H2O(l) Por fim, vamos verificar se o balanceamento está correto vendo se a quantidade de átomos de oxigênios é igual nos dois membros: 3 Cu(s) + 8 HNO3(aq) → 3 Cu (NO3)2(aq) + 2 NO(g) + 4 H2O(l) O = 8 . 3 = 24 → O = (2 . 3 . 3) + 2 + 4 = 24 Portanto, o balanceamento está correto. 7) Funções Inorgânicas: Para facilitar o estudo dos compostos inorgânicos, criou-se as funções inorgânicas, ou seja, grupos de famílias de compostos com características e propriedades semelhantes. Na Química Inorgânica as funções são quatro: ácidos, bases, sais e óxidos. Com o passar do tempo e com a descoberta de milhares de substâncias inorgânicas, os cientistas começaram a observar que alguns desses compostos podiam ser agrupados em famílias com propriedades semelhantes. Esses grupos são chamados de funções. Ácidos: São compostos covalentes que reagem com água (sofrem ionização), formando soluções que apresentam como único cátion o hidrônio, H3O1+ (ou, conforme o conceito original e que permanece até hoje para fins didáticos, o cátion H1+). Exemplo: H2SO4 → H3O1+ + HSO4- ou H2SO4 → H1+ + HSO4- Estas substâncias possuem as características abaixo: Formam soluções condutoras de eletricidade, pois ao se ionizarem liberam íons responsáveis por esse processo; Mudam a coloração de certas substâncias, no caso os indicadores; Possuem sabor azedo, como é o caso do vinagre devido ao ácido acético presente. Para definir a concentração de íons H+ em solução foi criada a escala de pH - sigla usada para o termo potencial hidrogeniônico. Esta escala varia de 0 a 14 sendo que as substâncias que possuem pH < 7 são consideradas ácidas, pH = 7 são consideradas neutras e pH > 7 são básicas. Esses valores são encontrados através de cálculos matemáticos a partir da fórmula pH= -log [H+]. Os ácidos podem ser classificados de acordo com o número de hidrogênios ionizáveis (monoácidos, diácidos, triácidos), a presença ou não do elemento oxigênio (hidrácidos ou oxiácidos) e por fim de acordo com sua força. A sua fórmula é formada por uma parte positiva que é sempre o H+ seguida de um grupamento ou átomo de carga negativa. Sendo então a fórmula geral HxA onde o número de hidrogênios varia de tal modo que a soma das cargas da molécula seja igual a zero, pois a mesma deve ser eletricamente neutra. Principais Ácidos: Ácido Sulfúrico (H2SO4), Ácido Fluorídrico (HF), Ácido Clorídrico (HCl), Ácido Cianídrico (HCN), Ácido Carbônico (H2CO3), Ácido fosfórico (H3PO4), Ácido Acético (H3CCOOH) e Ácido Nítrico (HNO3). Bases: São compostos capazes de se dissociar na água liberando íons, mesmo em pequena porcentagem, dos quais o único ânion é o hidróxido, OH1-. Exemplos: NaOH(s) → Na1+ + OH1- Ca(OH)2 → Ca2+ + 2 OH1- Podem ser classificadas de acordo com o número de hidroxilas (OH) presentes, podendo ser: Monobase: contém um OH. Exemplo: NaOH http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/hidrogenio/ http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/oxigenio/ Dibase: contém dois grupamentos OH. Exemplo: Ca(OH)2 Tribase: com três grupos OH. Exemplo: Al(OH)3 Tetrabase: possui quatro grupamentos OH. Exemplo: Sn(OH)4 São classificadas também quanto à sua solubilidade. As bases solúveis são aquelas onde o cátion, ou seja, a parte positiva é um metal alcalino, por exemplo, o sódio. As bases pouco solúveis são as que contêm metais alcalinos terrosos em sua parte positiva e por fim as pouco solúveis ou praticamente insolúveis são todas as demais bases. As bases são substâncias iônicas. São fortes as bases que se dissociam quase totalmente em soluções diluídas. São fracas as que se dissociam parcialmente em soluções diluídas. Nomenclatura: A nomenclatura dessa classe ocorre sempre com a utilização da palavra hidróxido inicialmente para representar o grupo OH e que é imprescindível na caracterização de uma base. A seguir coloca-se o nome do elemento que está ligado ao ânion. Veja o exemplo abaixo: LiOH: Hidróxido de Lítio Os elementos que podem formar mais de uma base têm suas nomenclaturas definidas conforme o número de oxidação. Como por exemplo: Fe(OH)3: hidróxido férrico Fe(OH)2: hidróxido ferroso São utilizadas as terminações “ico” e “oso” para a variedade que possuir o maior e menor número de oxidação, respectivamente. Principais Bases: Hidróxido de sódio (NaOH), Hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), Hidróxido de magnésio(Mg(OH)2) e Hidróxido de amônio (NH4OH). Sais: São compostos capazes de se dissociar na água liberando íons, mesmo em pequena porcentagem, dos quais pelo menos um cátion é diferente de H3O1+e pelo menos um ânion é diferente de OH1-. Exemplos: NaCl → Na1+ + Cl1- Ca(NO3)2 → Ca2+ + 2NO31- (NH4)3PO4→ 3 NH4+1 + PO43- Os sais provenientes de neutralização total são chamados de sais neutros (normais); os que apresentam grupos básicos (OH-) são chamados de sais básicos (hidroxissais), e os que apresentam hidrogênios ácidos são chamados de sais ácidos (hidrogenossais). Dissociação de sais: Apesar de ser teoricamente impossível prever a solubilidade em água de sais, a prática exige esse conhecimento. Portanto, é bom saber que: a) Todos os sais de metais alcalinos e de amônio (NH4+) são solúveis. b) Todos os sais que contêm ânions NO3-, ClO3-, ClO4- e H3CCOO- são solúveis. São praticamente solúveis o AgC2H3O2, o KClO4 e o NH4ClO4. c) Todos os sais que contêm ânions Cl-, Br- e o I- são solúveis, exceto os de Ag+, Pb2+ e Hg22+. d) Todos os sais de SO42- são solúveis, exceto os de Pb2+, Sr2+ e Ba2+. Os sulfatos de Ca2+ e Ag+são poucos solúveis. e) Todos os sais que contêm ânions CO32-, PO43-, S2- e SO32- são insolúveis, exceto os de amônio (NH4+) e os de metais alcalinos. http://www.infoescola.com/fisico-quimica/coeficiente-de-solubilidade/http://www.infoescola.com/quimica/metais-alcalinos/ http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/sodio/ http://www.infoescola.com/quimica/metais-alcalino-terrosos/ http://www.infoescola.com/quimica/ligacao-ionica-eletrovalente/ http://www.infoescola.com/quimica/numero-de-oxidacao-nox/ http://www.infoescola.com/quimica/metais-alcalinos/ http://www.infoescola.com/compostos-quimicos/sulfatos/ Nomenclatura dos sais: Nome do ânion de nome do cátion. Vejamos como isso se aplica aos diferentes tipos de sais. Nomeando sais normais: NaCl → cloreto de sódio Nomeando hidrogenossais e hidroxissais O nome desses sais é formado pelo acréscimo dos prefixos numéricos gregos mono, di, tri, tetra, etc., de acordo com o número de hidrogênios ou de hidroxilas da fórmula. Exemplo: NaH2PO4 → diidrogenofosfato de sódio Na2HPO4 → monoidrogenofosfato de sódio Nomeando sais hidratados Indicamos o número de moléculas de água de hidratação com os prefixos numéricos gregos. Exemplos: CaCl2 . 2H2O → cloreto de cálcio diidratado Na2SO4 . 10H2O → sulfato de sódio decaidratado Nomeando sais mistos Indicamos os nomes de todos os cátions e ânions da fórmula. Exemplos: NaCa(PO)4 → fosfato de sódio e cálcio KAl(SO4)2 → sulfato de potássio e alumínio Principais Sais: Cloreto de Sódio (NaCl), Fluoreto de sódio (NaF), Nitro de sódio (NaNo3), Nitrato de amônio (NH4NO3), carbonato de sódio (Na2CO3), Bicarbonato de sódio (NaHCO3), Carbonato de cálcio (CaCO3), sulfato de cálcio (CaSO4), Sulfato de magnésio (MgSO4), Fosfato de cálcio (Ca3(PO4)2) e Hipoclorito de sódio (NaClO). Óxidos: São compostos binários (formados por apenas dois elementos químicos), dos quais o oxigênio é o elemento mais eletronegativo. Exemplos: CO2, SO2, SO3, P2O5, Cl2O6, NO2, N2O4, Na2O, etc. Podemos ter óxidos iônicos e óxidos moleculares e isso dependerá do tipo de ligação existente entre o oxigênio e o outro elemento da molécula (que pode variar). Quando há alta diferença de eletronegatividade entre os elementos, como é o caso do oxigênio fazendo ligação com elementos do grupo dos metais alcalinos e metais alcalinos terrosos temos um óxido do tipo iônico. Isto ocorre devido a presença de uma ligação iônica (entre um metal e um ametal). Exemplos para este caso é o óxido de sódio, Na2O. Esta substância é muito utilizada na produção de vidros e cerâmicas, podendo também ser precursora do hidróxido de sódio (soda cáustica, NaOH) através de uma reação de hidratação. Já os óxidos moleculares são aqueles os quais possuem ligações covalentes em sua estrutura e a diferença de eletronegatividade entre os átomos envolvidos já não é tão grande. Podemos inferir que a ligação será covalente polar pois sempre haverá uma maior eletronegatividade do oxigênio em relação a qualquer elemento envolvido. É exemplo de óxido molecular o óxido de nitrogênio, NO. Esta substância é um considerável poluente para a atmosfera, sendo liberada principalmente pela indústria química e de cereais sendo o último devido a decomposição de nitratos e nitritos presentes nos silos onde encontram-se os grãos. http://www.infoescola.com/compostos-quimicos/cloreto-de-sodio/ http://www.infoescola.com/quimica/fosfatos/ http://www.infoescola.com/quimica/molecula/ http://www.infoescola.com/quimica/metais-alcalinos/ http://www.infoescola.com/quimica/metais-alcalinos/ http://www.infoescola.com/quimica/metais-alcalino-terrosos/ http://www.infoescola.com/quimica/ligacao-ionica-eletrovalente/ http://www.infoescola.com/compostos-quimicos/soda-caustica/ http://www.infoescola.com/quimica/ligacao-covalente/ http://www.infoescola.com/geografia/atmosfera/ http://www.infoescola.com/quimica/nitratos/ Nomenclatura dos óxidos A nomenclatura dos óxidos é feita através da palavra óxido seguida do nome do elemento mais eletropositivo presente. Lembrando que quando necessário (geralmente nos óxidos moleculares) a valência do elemento é indicada por prefixo (mono, di, tri) ou de números romanos. Por exemplo: SO3: trióxido de enxofre Neste caso utilizamos o prefixo “tri” para indicar que são necessários três átomos de oxigênio para formar um óxido com o enxofre (S). Classificação dos óxidos Os óxidos podem ser classificados em: Óxidos ácidos: São também conhecidos por anidridos, e reagem com água produzindo um ácido e com base formando sal e água. Exemplo: SO3. Óxidos básicos: Estes compostos tendem a reagir com água formando uma base e com ácido produzindo sal e água. Exemplo: Na2O. Óxidos neutros: Estas substâncias não reagem com água, ácido ou base. Exemplo: CO e NO. Óxidos anfóteros: Possuem esse nome por possuírem caráter dual, ou seja, reagem tanto com ácido quanto com base originando como produto sal e água. Exemplo: ZnO. Peróxidos: Nesta classe os compostos reagem com água produzindo água oxigenada ou peróxido de hidrogênio. Sendo a água oxigenada muito presente em nosso cotidiano, tanto para limpeza de ferimentos quanto em produtos descolorantes. Exemplo: Na2O2.. Principais óxidos: Óxidos básicos: Óxido de cálcio (CaO) e Óxido de magnésio (MgO). Óxidos ácidos: Dióxido de carbono (CO2); Peróxido: Peróxido de Hidrogênio (H2O2). 8) Reações Inorgânicas: As reações inorgânicas são transformações da matéria onde ocorrem mudanças na composição química, resultando em um ou mais produtos. Veja os tipos de reações que podem ocorrer: Metais com a água: Metais alcalino e alcalino-terrosos (Ca, Ba, Sr, Ra) fazem reação branda com a água à temperatura ambiente. 2 Na (s) + 2 HOH (l) → 2 NaOH (aq) + H2 (g) Os produtos da reação do metal alcalino Sódio (Na) com água são: hidróxido de sódio (NaOH) e gás hidrogênio (H2). Análise ou decomposição: Reação onde uma única substância composta origina dois ou mais produtos. 2 H2O → 2 H2 + O2 É possível obter hidrogênio e oxigênio através da decomposição da água. Síntese ou adição: Reação onde duas substâncias originam um único composto. 2 Mg +O → 2 MgO Repare que a junção dos dois elementos, magnésio (Mg) e oxigênio (O), deu origem a apenas um produto: MgO (óxido de magnésio). http://www.infoescola.com/matematica/numeros-romanos/ http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/enxofre/ http://www.infoescola.com/quimica/peroxidos/ Deslocamento: Também chamada de reação de simples troca ou substituição, onde uma substância simples reage com uma substância composta originando uma substância simples e uma substância composta. Cl2 + 2 NaBr →2 NaCl + Br2 Cloro (Cl) - substância simples - se une ao Brometo de sódio (NaBr) – substância composta. Reação de Dupla Troca: Também conhecida como reação de metátese, é a reação onde duas substâncias compostas se misturam formando duas novas substâncias. H2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + 2HCl Ácido sulfúrico (H2SO4) e Cloreto de bário (BaCl2): substâncias compostas que se unem para formar o precipitado sulfato de bário (BaSO4↓) e ácido clorídrico (HCl). 9) Gases: Os gases são moléculas ou átomos que se movimentam constantemente. Dentre as suas características, podemos destacar volume variável, difusibilidade e compressibilidade. Os gases são compostos de moléculas ou de átomos, e alguns exemplos de gases moleculares são: - O ar que respiramos é constituído em sua maioria de gás nitrogênio (N2) e de gás oxigênio (O2); - O dióxido de carbono (CO2), mais conhecido como gás carbônico, é o maior responsável pelo efeito estufa. Ele também é absorvido pelas plantas no processo da fotossíntese, é emitido na nossa respiração, é usado como gás de refrigerantes e águas gaseificadas, entre outras aplicações; - O gás natural usado como fonte de geração de energia mais “limpa” que o carvão e que os derivados do petróleo. Ele é constituído basicamente de gás metano (CH4); - O gás ozônio (O3) encontrado na estratosfera, que é o responsável pela absorçãoda maior parte da radiação ultravioleta do sol que poderia nos prejudicar. Agora falando de gases formados por átomos, isso ocorre somente no caso dos gases nobres (pertencentes à família 18 da tabela periódica). Entre eles, temos o gás hélio (He), que é usado para encher balões e no tratamento de asma junto ao oxigênio, pois assim se reduz o esforço muscular da respiração; e o gás neônio (Ne), que é muito usado em letreiros luminosos, pois, quando se passa uma descarga elétrica nesse gás em um tubo a baixa pressão, ele emite uma coloração laranja-avermelhada (daí a origem do termo “neon”). Vale destacar que os que são de outras cores não contêm o neônio, mas sim outros gases. Visto que não podemos ver as moléculas e os átomos que formam os gases, os cientistas criaram um modelo conhecido como teoria cinética dos gases ou teoria do gás ideal, que é usado para explicar o comportamento deles. Segundo essa teoria, os gases são formados por partículas que ficam bem afastadas umas das outras e que estão em movimento constante, de forma veloz, livre e desordenada. O aumento da temperatura faz com que essas partículas movimentem-se com maior velocidade, pois há aumento de sua energia cinética média, que é diretamente proporcional à temperatura termodinâmica (na escala kelvin), conforme mostra a equação a seguir: EC = k . T k = constante de proporcionalidade. Além disso, a teoria cinética dos gases considera que os gases ideais possuem as seguintes características principais: Massa: todos os gases possuem massa; Volume: o volume dos gases não é fixo porque é sempre igual ao volume do recipiente que os contém; O volume dos gases é variável, adaptando-se ao volume do recipiente Título: Volume dos gases Dilatação e compressão: Com o aumento da temperatura e/ou diminuição da pressão, o gás dilata-se (expande-se). Por outro lado, com um abaixamento da temperatura e/ou aumento da pressão, ele sofre contração (é comprimido); Forças sobre as paredes do recipiente: As partículas dos gases que estão se movimentando chocam-se com as paredes do recipiente que os contém, exercendo uma pressão. Esses choques ocorrem de forma perfeitamente elástica, o que significa que não há variação da energia mecânica total desde que o gás esteja em equilíbrio com o meio externo, ou seja, a temperatura do gás e a do meio externo não podem ser diferentes. Conforme já dito, um aumento na temperatura faz com que as partículas movimentem-se com maior velocidade, o que resulta também em um aumento da pressão exercida pelo gás. Quando as partículas chocam-se, isso também ocorre elasticamente, sem perda de energia cinética entre elas. Difusão: As partículas dos gases difundem-se em outros gases, ou seja, espalham-se, movimentando-se espontaneamente em outros meios gasosos. Densidade: Os gases apresentam baixa densidade porque, em comparação com os líquidos e sólidos, a mesma massa ocupa um volume muito maior. ↓ Densidade = massa volume ↑ Forças de atração intermolecular: O gás ideal não interage com outros gases. É importante lembrar que esse é o comportamento dos gases ideais, e não dos gases reais. Por exemplo, os gases reais interagem sim uns com os outros. Apesar disso, gases reais em determinadas condições (baixas pressões e altas temperaturas) possuem um comportamento bem próximo do ideal. O estudo do comportamento dos gases deve ser feito sempre a partir de suas três variáveis de estado: pressão, temperatura e volume. Transformações Gasosas: O estado gasoso é o estado fluido da matéria, para estudar esse estado físico precisamos levar em consideração as seguintes grandezas: temperatura (T), pressão (P), volume (V). Um gás pode passar por três transformações distintas: isobárica, isovolumétrica ou isotérmica. Vejamos por que: 1 – Lei de Boyle: A lei de Boyle basicamente descreve o comportamento de um gás ideal apenas quando sua temperatura é mantida constante (muitas vezes quando a temperatura se mantém constante a transformação é chamada de isotérmica). Para entender o processo dessa lei imagine um gás contido em um recipiente fechado. Agora imagine que você pressione a tampa desse recipiente. Você então perceberá que quanto mais você aumenta a pressão no gás, o seu volume também diminuirá. Logo perceberá que as grandezas volume e pressão são diretamente proporcionais. Então a lei de Boyle diz matematicamente que: pV = k Onde k é uma constante que depende da massa, temperatura e da natureza desse gás. 2 – Lei de Gay Lussac: A lei de Gay Lussac basicamente descreve o comportamento de um gás ideal apenas quando sua pressão é mantida constante (muitas vezes quando a pressão se mantém constante a transformação é chamada de isobárica). Para entender o processo dessa lei imagine novamente um gás contido em um recipiente fechado. Agora imagine que você esquente o recipiente. Você então perceberá que quanto mais você o esquenta, a tampa do recipiente irá subir logo a pressão no gás irá diminuir então seu volume irá aumentar. Logo se percebe que as grandezas volume e temperatura são diretamente proporcionais. Então a lei de Gay Lussac diz matematicamente que: v = k . T http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/pressao-dos-gases.htm http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/volume-dos-gases.htm 3 – Lei de Charles: A lei de Charles basicamente descreve o comportamento de um gás ideal apenas quando seu volume é mantido constante (muitas vezes quando o volume se mantém constante a transformação é chamada de isocórica ou isovolumétrica). Para entender o processo dessa lei imagine novamente um gás contido em um recipiente fechado. Observe que agora você deve manter a tampa do recipiente travada, pois o volume do gás deve sempre permanecer constante. Agora imagine que você esquente o recipiente. Você então perceberá que o gás tenderá a aumentar seu volume e como resultado perceberá que a pressão do gás nas paredes do recipiente irá aumentar conseqüentemente você percebe que a temperatura do sistema irá também aumentar. Como conclusão as grandezas temperatura e pressão são diretamente proporcionais. Então a lei de Charles diz matematicamente que: p = k . T Conhecida essas três leis o cientista chamado Clapeyron conseguiu sintetizar todas elas em apenas uma equação. A denominada equação de Clapeyron que diz: Com as três leis e a equação de Clapeyron, pode-se chegar na equação geral dos gases perfeitos: Essa equação quer dizer que os relações dos estados 1,2,3 serão sempre iguais. Volume Molar dos Gases: O volume ocupado por um gás é diretamente proporcional à sua quantidade de moléculas (número de mol), considerando as mesmas condições de temperatura e pressão. Volume molar = 22,4 L/mol Esse valor é resultado de experimentos feitos em Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP) – 1 atm e 273 K. O volume molar segue a Hipótese de Avogadro, onde volumes iguais de diferentes gases, a uma mesma temperatura e pressão, possuem mesmo número de mols. Misturas Gasosas: As misturas gasosas são muito comuns no cotidiano. É possível descobrir sua pressão e volume total através das pressões e volumes parciais dos gases componentes da mistura. Visto que são tão presentes em nosso cotidiano, é necessário analisar duas grandezas importantes quando se trata de misturas gasosas, que são: pressão parcial e volume parcial. A seguir, ambos serão explicados: 1. Pressão parcial dos gases: A pressão parcial de um gás é a pressão que ele exerceria se estivesse sozinho, nas mesmas condições de temperatura e volume da mistura. Segundo Dalton, a somadas pressões parciais dos gases que formam a mistura resulta na pressão total (p) da mistura. Por exemplo, se a pressão do ar for de 1,0 atm, a pressão parcial do N2 será de 0,8 (80% da pressão total) e a pressão parcial de O2 será igual a 0,2 % (20% da pressão total da mistura). Essa Lei de Dalton é mostrada também pela fração em quantidade de matéria (X). Essa fração no caso do nitrogênio é dada por 0,8 mol/1,0 mol pN2= p . XN2 pN2= 1,0 atm . 0,8 = 0,8 atm. Pode-se também calcular cada pressão parcial por meio da equação de estado dos gases: Equação de estado dos gases: PV = nRT Determinação da pressão parcial do N2:PN2. V = nN2 . RT 2. Volume parcial dos gases: Similarmente à pressão parcial, o volume parcial corresponde ao volume que um gás ocupa nas condições de temperatura e pressão da mistura. A Lei de Amagat diz que a soma dos volumes parciais é igual ao volume total, assim como o caso da pressão visto anteriormente. Por isso, usamos a equação de estado dos gases, com a única diferença que agora se coloca o volume parcial do gás e não a pressão: P. VN2= nN2 . RT Também é possível calcular o volume parcial de cada gás componente da mistura por meio da fração em quantidade de matéria. 10) Determinação de Fórmulas Quando um químico se depara com um material desconhecido, por exemplo, uma amostra de uma pedra lunar ou de um meteorito, ou ainda de uma matéria encontrada em uma caverna que está sendo explorada, ele procura, através de diversas técnicas físicas e químicas, encontrar a composição desse material. A primeira providência é fazer a análise imediata do material, isto é, separar através de processos puramente físicos as diversas substâncias presentes na amostra. Esses processos baseiam-se no fato de que o conjunto de características, como ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade, solubilidade, é diferente para cada substância e, manejando criteriosamente essas diferenças, consegue-se separá-las uma a uma. Uma vez separadas as diversas substâncias da amostra, a próxima providência é fazer uma análise elementar de cada uma delas. A análise elementar divide-se em qualitativa, cuja finalidade é descobrir os tipos de elementos que formam a substância; e quantitativa, que tem por finalidade descobrir a proporção em que estes elementos aparecem, ou seja, descobrir a fórmula da substância. Com base nesses dados, o químico já pode determinar com certeza 3 tipos de fórmula para essa substância: fórmula percentual, fórmula mínima e fórmula molecular. Fórmula Percentual ou Composição Centesimal: Para obter a fórmula percentual, basta calcular a composição centesimal dos elementos formadores, ou seja, descobrir as percentagens em massa de cada elemento. Outra maneira de encontrar a fórmula percentual é através da fórmula molecular da substância. Por exemplo, partindo-se da fórmula molecular do ácido acético (C2H4O2) é possível determinar sua composição centesimal. Deve-se conhecer também as massas atômicas: H = 1; C = 12; O = 16. Portanto, uma molécula de ácido acético, de massa 60 u, é formada por 24 u de carbono, 4 u de hidrogênio e 32 u de oxigênio. O cálculo da composição centesimal fica: Concluindo, podemos dizer que em cada 100 g de ácido acético encontramos 40 g de carbono, 6,67 g de hidrogênio e 53,33 g de oxigênio. Fórmula Mínima, Empírica ou Estequiométrica: Indica os elementos que formam a substância e a proporção em número de átomos ou em mols de átomos desses elementos expressa em números inteiros e menores possíveis. A determinação da fórmula mínima de uma substância pode ser feita de duas maneiras: I. A partir das massas dos elementos que se combinam para formar a substância. Como foi visto no módulo anterior: Sabendo-se que , poderemos fazer diretamente o cálculo usando as massas obtidas na análise elementar: Após o cálculo da quantidade em mols, como não conseguimos os menores números inteiros possíveis, dividimos todos os números pelo menor deles. Observação – Caso ainda não seja conseguida a seqüência de números inteiros, devemos multiplicar todos os números por um mesmo valor. II. A partir da composição centesimal. Concluímos que em 100 g da substância x encontramos: 40 g de carbono, 6,7 g de hidrogênio e 53,3 g de oxigênio. O cálculo da fórmula mínima deve ser feito da seguinte maneira. Fórmula Molecular Indica os elementos e o número de átomos de cada elemento em 1 molécula ou em 1 mol de moléculas de substância. Para o cálculo da fórmula molecular é necessário que se conheça inicialmente a massa molecular, que no caso é 180, e seguir um dos dois caminhos: I. Partindo da fórmula mínima II. Partindo da composição centesimal Concluindo, podemos dizer que 1 molécula da substância x é formada por 6 átomos de carbono, 12 átomos de hidrogênio e 6 átomos de oxigênio ou 1 mol de moléculas de x é formada por 6 mols de átomos de carbono, 12 mols de átomos de hidrogênio e 6 mols de átomos de oxigênio. 11) Cálculo Estequiométrico: O cálculo estequiométrico, ou cálculo das medidas apropriadas, é um dos maiores passos dados pela humanidade no campo científico e é o cerne da química quantitativa. Lavoisier (1743-1794), o pai da química moderna, foi capaz de associar todos os conhecimentos qualitativos da sua época à exatidão da matemática. Para tanto, desenvolveu vários equipamentos de medição, entre eles a balança analítica de laboratório, permitindo ao químico medir ou calcular as massas dos reagentes e produtos envolvidos em uma reação química. Atualmente, o cálculo estequiométrico é utilizado em várias atividades, tais como: pela indústria que deseja saber quanto de matéria-prima (reagentes) deve utilizar para obter uma determinada quantidade de produtos, pelo médico que quer calcular quanto de determinada substância deve ministrar para cada paciente, entre inúmeras outras. Apesar de temido por muitos vestibulandos, o cálculo estequiométrico deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos: 1o passo - Montar e balancear a equação química; 2o passo - Escrever a proporção em mols (coeficientes da equação balanceada); 3o passo - Adaptar a proporção em mols às unidades usadas no enunciado do exercício; 4o passo - Efetuar a regra de três com os dados do exercício. Verifique o exemplo abaixo. Depois confira estas outras dicas importantes: se a reação for representada em várias etapas (reações sucessivas), some todas para obter uma só e faça o cálculo com esta; se for apresentado rendimento no exercício, efetue o cálculo normalmente. A quantidade calculada supõe rendimento de 100% e com uma simples regra de 3 você adapta o resultado ao rendimento dado. O cálculo estequiométrico é um assunto muito abordado nos vestibulares. Vamos tentar entender: Para fazermos um bolo simples é necessário respeitar uma receita padrão: 3 xícaras de farinha de trigo 4 ovos 1 copo de leite É evidente que aqui não levaremos em conta o recheio. Este fica a critério do freguês. Podemos identificar que a receita nos traz os ingredientes e suas quantidades. No Cálculo Estequiométrico, temos a mesma situação. Para resolvê-lo precisamos de uma receita (reação) que traga os ingredientes (reagentes e/ou produtos) e suas quantidades (coeficientes estequiométricos da reação). Casos Gerais: 1)Massa: quando os dados e a pergunta estão expressos em massa Exemplo: Calcular a massa de Óxido cúprico obtido a partir de 2,54g de Cobre metálico. Dados: O=16u; Cu=63,5u 1o passo: Montar e balancear a equação química; Cu + O2 → 2CuO 2 Cu+ 1 O2 → 2CuO 2o passo - Escrever a proporção em mols (coeficientes da equação balanceada); 2 mol de Cobre + 1 mol de Oxigênio → 2 molsde Óxido Cúprico 3o passo - Adaptar a proporção em mols às unidades usadas no enunciado do exercício CuO: 63,5 + 16 = 79,5x2 = 159g 2x63,5g + 1x32g → 159g 4o passo - Efetuar a regra de três com os dados do exercício. 2x63,5 ---- 2x79,5 2,54 ---- X 63,5x=201,93 X=201,93/63,5 X= 3,18g de CuO 2) Massa e Volume: quando os dados estão em massa e a pergunta em volume. Exemplo: Calcule o volume de gás carbônico obtido, na CNTP, pela calcinação de 200g de Carbonato de Cálcio. Dados: C=12; O=16; Ca=40 Resolução: 1CaCO32- → 1CaO + 1CO2 1 mol → 1 mol + 1 mol 100g de CaCO32-→ 1 mol + 1 mol OBS: qualquer gás na CNTP terá 1 mol igual a 22,4L Logo, temos: 100g de CaCO32- -------- 22,4L 200g de CaCO32- ------------- X 100x=4,480 X=4,480/100=44,8L 3) Volume: quando os dados e a pergunta são expressos em volume. Exemplo: Um volume de Hidrogênio, medido a 15ºC e 720 mm de Mercúrio reage completamente com o Cloro. Qual é o volume de HCl produzido na mesma temperatura e pressão. Resolução: 1 H2 + 1 Cl2 → 2HCl 1 mol + 1 mol → 2 mols ou 1V + 1V → 2V ou 1L + 1L → 2L 1L de H2 ----------- 2L 15 L de H2 --------- X X=30L 4) Massa e Mol: quando os dados estão em massa e a pergunta em mol. Exemplo: Quantos mols de HCl são necessários para produzir 23,4g de Cloreto de Sódio? Dados: Na=23; Cl=35,5 1 HCL + 1 NaOH→ 1 NaCl + 1 H2O 1mol de HCl --------- 1 mol de NaCl X --------- 23,4g de NaCl Na=23 + Cl=35,5 = NaCl = 58,5g Logo, 1mol de HCL ------- 58,5g de NaCl X -------- 23,4g de NaCl X= 0,4 mol de HCl 5) Massa e Quantidade: Quando os dados são em massa e a pergunta em número.Exemplo: Quantas moléculas de CO2 são obtidas pela queima de 4,8g de carbono puro? Dados: C=12 1C + 1O2 → 1CO2 1 mol de C ---------1 mol de CO2 ou 12g de C --------- 6.1023 de CO2 4,8g -------- X 12X=28,8.1023 X=28,8.1023/12 = 2,4.1023 Casos Específicos: Reações Sucessivas: com várias etapas Exemplo: Qual a massa de H2SO4 produzida a partir de 8 toneladas de Enxofre? Dados: H=1; S=32; O=16 1 S + 1 O2 → 1 SO2 1 SO2 + ½ O2 → 1 SO3 1 SO3 + 1 H2O → 1 H2SO4 Cortar compostos iguais e somar os que sobrarem: 1S + ¾O2 + H2O→ H2SO4 1mol de S ---------- 1 mol de H2SO4 32g de S ---------- 1x2+32+4x16=98g/mol 8 toneladas equivale a 8.106 Logo, 32g de S ---------- 98g/mol 8.106 --------------- X X=24,5.106 ou 24,5 toneladas Excesso: Quando são dados as quantidades de dois reagentes. QUESTÕES DE INTRODUÇÃO: 1 (Fuvest-SP) Para a separação das misturas: gasolina-água e nitrogênio-oxigênio, os processos mais adequados são respectivamente: a) decantação e liquefação. b) sedimentação e destilação. c) filtração e sublimação. d) destilação e condensação. e) flotação e decantação. 2 (Cefet-PR) Para um químico, ao desenvolver uma análise, é importante verificar se o sistema com o qual está trabalhando é uma substância pura ou uma mistura. Dependendo do tipo de mistura, podemos separar seus componentes por diferentes processos. Assinale a alternativa que apresenta o método correto de separação de uma mistura. a) Uma mistura homogênea pode ser separada através de decantação. b) A mistura álcool e água pode ser separada por filtração simples. c) A mistura heterogênea entre gases pode ser separada por decantação. d) Podemos afirmar que, ao separarmos as fases sólidas e líquida de uma mistura heterogênea, elas serão formadas por substâncias puras. e) O método mais empregado para a separação de misturas homogêneas sólido-líquido é a destilação. 3. Faça a associação correta entre as colunas, relacionando a(s) técnica(s) que deve(m) ser empregada(s) para separar os componentes de cada mistura a fim de obter todos os componentes: Coluna I: (1) Óleo + água (2) Álcool + éter (3) Sal + água (4) Limalhas de ferro + areia (5) Areia + cascalho (6) Ar atmosférico (7) Sal de cozinha + iodeto de chumbo (insolúvel em água) + água (8) Óleo + água + sal (9) Tinta preta Coluna II: a) Evaporação b) Filtração c) Destilação simples d) Decantação e) Destilação fracionada f) Levigação g) Decantação e destilação h) Liquefação i) Separação magnética j) Análise cromatográfica ou cromatografia k) Peneiração ou tamisação l) Adsorção 4. Uma das etapas do funcionamento do aspirador de pó, utilizado na limpeza doméstica, é a: a) filtração. b) decantação. c) sedimentação. d) centrifugação. e) sifonação. 5. A tabela a seguir traz os pontos de fusão e ebulição, em ºC, sob pressão de 1 atm, de alguns materiais. Com base nas informações da tabela, assinale a alternativa que indica quais materiais estão no estado de agregação líquido à temperatura ambiente (cerca de 25ºC): Tabela com pontos de fusão e ebulição de várias substâncias a) Oxigênio e Metanol b) Metanol, acetona e mercúrio c) Metanol e mercúrio d) Amônia, acetona, mercúrio e alumínio e) Nenhuma das alternativas. 6. (Vunesp) O naftaleno, comercialmente conhecido como naftalina, empregado para evitar baratas em roupas, funde em temperaturas superiores a 80°C. Sabe-se que bolinhas de naftalina, à temperatura ambiente, têm suas massas constantemente diminuídas, terminando por desaparecer sem deixar resíduo. Essa observação pode ser explicada pelo fenômeno da: a) fusão. b) sublimação. c) solidificação. d) liquefação. e) ebulição. 7. (Mackenzie-SP) As fases de agregação para as substâncias abaixo, quando expostas a uma temperatura de 30 ºC , são, respectivamente: Tabela com pontos de fusão e ebulição de alguns materiais a) sólido, líquido, gasoso e líquido. b) líquido, sólido, líquido e gasoso. c) líquido, gasoso, líquido e sólido. d) gasoso, líquido, gasoso e sólido. e) sólido, gasoso, líquido e gasoso. 8. O ponto de fusão do cobre é igual a 1083 ºC e o ponto de ebulição é de 2 310 ºC. Assinale a alternativa que indica corretamente o estado físico do cobre em 20ºC, 100ºC, 1000ºC e 2500ºC, respectivamente: a) sólido, sólido, líquido, gasoso. b) Sólido, sólido, sólido, sólido. c) Sólido, sólido, sólido, gasoso. d) Sólido, sólido, sólido, líquido. e) Sólido, líquido, líquido, gasoso. 9. (UFBA) Sobre soluções, pode-se afirmar: (01) O latão, mistura de cobre e zinco, é uma solução sólida. (02) Soluções saturadas apresentam soluto em quantidade menor do que o limite estabelecido pelo coeficiente de solubilidade. (04) A variação da pressão altera a solubilidade dos gases nos líquidos. (08) O etanol é separado do álcool hidratado por destilação simples. (16) Dissolvendo-se 30 g de NaCl em água, de tal forma que o volume total seja 500 mL, a concentração da solução obtida é igual a 0,513 mol/L. (32) Adicionando-se 0,30 L de água a 0,70 L de uma solução 2 mol/L de HCl, a concentração da solução resultante é igual a 1,4 mol/L. (64) A solubilidade de qualquer substância química, em água, aumenta com o aumento da temperatura. 10. A principal característica de uma solução é: a) ser sempre uma mistura homogênea. b) possuir sempre um líquido com outra substância dissolvida. c) ser um sistema com mais de uma fase. d) ser homogênea ou heterogênea, dependendo das condições de pressão e temperatura. e) ser uma substância pura em um único estado físico. 11. Assinale a alternativa que contém exemplos de soluções: a) água de torneira, mar, granito. b) granito, mistura de água e óleo, ar. c) petróleo no mar, granito, água destilada. d) água pura, gás nitrogênio, ouro puro. e) ar, água de torneira, ouro 18 quilates. 12. (UFPR) Uma solução é uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias, não importando seu estado físico. Quando algum dos componentes da solução encontra-se dissolvido alémde seu limite de dissolução, diz-se que a solução está supersaturada em relação àquele componente. Uma garrafa de um refrigerante contém uma solução que geralmente é constituída por: água, sacarose, acidulante (o mais utilizado é o ácido fosfórico), um corante, um aromatizante (que pode funcionar também como corante) e dióxido de carbono dissolvido sob pressão. Considerando as informações acima e o seu conhecimento sobre o assunto, é correto afirmar: (01) No refrigerante, o componente mais abundante é o solvente, ou seja, a água. (02) O refrigerante apresenta pH menor que 7. (04) A agitação do refrigerante provoca a saída do componente que se encontra dissolvido além do seu limite de dissolução. (08) Ao final do processo de evaporação do refrigerante não há resíduos sólidos. (16) A elevação da temperatura geralmente provoca a diminuição da solubilidade dos solutos gasosos. 13. (UFES) Observe a representação dos sistemas I, II e III e seus componentes. O número de fases em cada um é, respectivamente: Exercício sobre misturas I- óleo, água e gelo. II- água gaseificada e gelo. III- água salgada, gelo, óleo e granito. a) 3,2,6. b) 3,3,4. c) 2,2,4. d) 3,2,5. e) 3,3,6. 14. (UFES) Considere os seguintes sistemas: I - nitrogênio e oxigênio; II - etanol hidratado; III - água e mercúrio. Assinale a alternativa correta. a) Os três sistemas são homogêneos. b) O sistema I é homogêneo e formado por substâncias simples. c) O sistema II é homogêneo e formado por substâncias simples e composta. d) O sistema III é heterogêneo e formado por substâncias compostas. e) O sistema III é uma solução formada por água e mercúrio. 15. Assinale as alternativas que apresentam misturas homogêneas: a) Água mineral b) Ferro c) Aço d) Salmoura e) Refrigerante f) Gasolina g) Ouro 18 quilates h) Leite 16. Relacione corretamente as colunas a seguir: Coluna I: a) Mistura líquida homogênea constituída por duas substâncias. b) Mistura bifásica formada por três substâncias. c) Mistura trifásica formada por duas substâncias. d) Solução líquida. e) Mistura homogênea constituída por três substâncias. Coluna I: I. água + álcool + areia II. vapor de água + gás carbônico + gás oxigênio III. sal + água IV. água + areia + gelo V. álcool hidratado. GABARITO: 1) Alternativa A 2) Alternativa E 3) 1-e; 2-e; 3-c; 4-i; 5-k; 6-h; 7-g; 8-g; 9-j. 4) Alternativa A 5) Alternativa B 6) Alternativa B 7) Alternativa C 8) Alternativa C 9) 01+04+32=37 10) Alternativa A 11) Alternativa E 12) 01+02+04+16=23 13) Alternativa E 14) Alternativa B 15) Alternativas A,C,D,E,F,G 16) Alternativa A QUESTÕES DE MODELOS ATÔMICOS E DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA: 1. (UFJF-MG) Associe as afirmações a seus respectivos responsáveis: I- O átomo não é indivisível e a matéria possui propriedades elétricas (1897). II- O átomo é uma esfera maciça (1808). III- O átomo é formado por duas regiões denominadas núcleo e eletrosfera (1911). a) I - Dalton, II - Rutherford, III - Thomson. b) I - Thomson, II - Dalton, III - Rutherford. c) I - Dalton, II - Thomson, III - Rutherford. d) I - Rutherford, II - Thomson, III - Dalton. e) I - Thomson, II - Rutherford, III - Dalton. 2. (UFMG) Ao resumir as características de cada um dos sucessivos modelos do átomo de hidrogênio, um estudante elaborou o seguinte resumo: Modelo Atômico: Dalton Características: Átomos maciços e indivisíveis. Modelo Atômico: Thomson Características: elétron, de carga negativa, incrustado em uma esfera de carga positiva. A carga positiva está distribuída, homogeneamente, por toda a esfera. Modelo Atômico: Rutherford Características: elétron, de carga negativa, em órbita em torno de um núcleo central, de carga positiva. Não há restrição quanto aos valores dos raios das órbitas e das energias do elétron. Modelo Atômico: Bohr Características: elétron, de carga negativa, em órbita em torno de um núcleo central, de carga positiva. Apenas certos valores dos raios das órbitas e das energias do elétron são possíveis. O número de erros cometidos pelo estudante é: a) 0 b) 1 c) 2 d) 3 3. Assinale a alternativa que completa melhor os espaços apresentados na frase abaixo: “O modelo de Rutherford propõe que o átomo seria composto por um núcleo muito pequeno e de carga elétrica ..., que seria equilibrado por …, de carga elétrica …, que ficavam girando ao redor do núcleo, numa região periférica denominada ...” a) neutra, prótons, positiva e núcleo. b) positiva, elétrons, positiva, eletrosfera. c) negativa, prótons, negativa, eletrosfera. d) positiva, elétrons, negativa, eletrosfera. e) negativa, prótons, negativa, núcleo. 4. Em relação ao modelo atômico de Rutherford, julgue os itens a seguir como verdadeiros ou falsos: a) Esse modelo baseia-se em experimentos com eletrólise de soluções de sais de ouro. b) Ele apresenta a matéria constituída por elétrons em contato direto com os prótons. c) O modelo foi elaborado a partir de experimentos em que uma fina lâmina de ouro era bombardeada com partículas α. d) Segundo esse modelo, só é permitido ao elétron ocupar níveis energéticos nos quais ele se apresenta com valores de energia múltiplos inteiros de um fóton. e) Esse modelo é semelhante a um sistema planetário, em que os elétrons distribuem-se ao redor do núcleo, assim como os planetas em torno do Sol. 5. A distribuição eletrônica do bário (Z=56) na ordem crescente de energia é: a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 6 s2 b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6 s2 c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f12 d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f10 6. Ao se realizar a distribuição eletrônica do titânio, que possui número atômico igual a 22, descobre-se que o seu subnível mais energético e os elétrons distribuídos nele são dados por: a) 3p3 b) 3p5 c) 4s2 d) 3d2 e) 4p6 7. Qual a distribuição eletrônica em camadas do átomo 2656Fe? a) 2 – 8 – 10 – 2. b) 2 – 8 – 12. c) 2 – 8 – 8 – 4. d) 2 – 8 – 18 – 18 – 8 – 2. e) 2 – 8 – 14 – 2. 8. (Unifor-CE) O átomo de um elemento químico tem 14 elétrons no 3º nível energético (n = 3). O número atômico desse elemento é: a) 14 b) 16 c) 24 d) 26 e) 36 9. (FEI-SP) A configuração eletrônica de um átomo neutro no estado fundamental é 1s2 2s2 2p6 3s23p5. O número de orbitais vazios remanescentes no nível principal M é: a) 0 b) 1 c) 5 d) 6 e) 10 10. (Unaerp) O fenômeno da supercondução de eletricidade, descoberto em 1911, voltou a ser objeto da atenção do mundo científico com a constatação de Bednorz e Müller de que materiais cerâmicos podem exibir esse tipo de comportamento, valendo um prêmio Nobel a esses dois físicos em 1987. Um dos elementos químicos mais importantes na formulação da cerâmica supercondutora é o ítrio: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d1. O número de camadas e o número de elétrons mais energéticos para o ítrio, serão, respectivamente: a) 4 e 1. b) 5 e 1. c) 4 e 2. d) 5 e 3. e) 4 e 3. 11. (UFRGS) Uma moda atual entre as crianças é colecionar figurinhas que brilham no escuro. Essas figuras apresentam em sua constituição a substância sulfeto de zinco. O fenômeno ocorre porque alguns elétrons que compõem os átomos dessa substância absorvem energia luminosa e saltam para níveis de energia mais externos. No escuro, esses elétrons retornam aos seus níveis originais, liberando energia luminosa e fazendo a figurinha brilhar. Essa característica pode ser explicada considerando-se o modelo atômico proposto por: a) Dalton. b) Thomson. c) Lavoisier. d) Rutherford. e) Bohr. 12. (Cefet-PR) Um dos grandes mistérios que a natureza propiciava à espécie humana era a luz. Durante dezenas de milhares de anos a nossa espécie só pôde contar com este ente misterioso
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