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CADERNO TÉCNICO QUÍMICA APLICADA / QUÍMICA TECNOLÓGICA Átomos NOME: Ronaldo Marinho Amaro de Souza RA: 201482021 CADERNO TÉCNICO sumário SPRINT 1 1 – O que é um Átomo. 2 – Estrutura e composição de um Átomo. 3 – Estrutura da eletrosfera. 4 – Características de um Átomo. 5 – Isótopos e Isótonos. SPRINT 2 6.1 - Funções inorgânicas. 6.2 - Funções inorgânicas. 6.3 - Funções inorgânicas. SPRINT 3 7 – Eletrólise. SPRINT 4 8 - Classificação do carbono quanto ao número de ligações. 9 - Principais funções orgânicas do carbono. 1 - O que é um Átomo O átomo é a unidade básica da matéria, isto é, a menor parcela em que um elemento pode ser dividido sem perder suas propriedades químicas. Os átomos são formados por um núcleo composto por partículas de prótons e nêutrons e por elétrons que orbitam o núcleo, formando a eletrosfera. A palavra átomo é de origem grega e significa "indivisível". Até o século XIX acreditava-se que o átomo era a menor parte da matéria, isto é, que seria impossível dividi-lo O que é um Átomo 2 - Estrutura e composição de um átomo Os átomos são parcelas muito pequenas da matéria, tão pequenas que não podem ser enxergadas com microscópios comuns. Sua estrutura é formada por um núcleo infinitamente pequeno e denso, composto por prótons e nêutrons e por uma eletrosfera composta por elétrons. •Prótons (p): partículas positivas e com massa unitária. •Nêutrons (n): partículas neutras (sem carga) e com massa unitária. •Elétrons (e): partículas negativas e praticamente sem massa, em constante movimento orbital em volta no núcleo. O núcleo representa 99,9% da massa de um átomo. A massa dos elétrons é praticamente irrelevante: um elétron tem massa 1836 vezes menor do que a massa dos prótons e nêutrons. O movimento dos elétrons em volta do núcleo forma um campo eletromagnético. Os elétrons orbitam em volta do núcleo em uma velocidade tão alta que, se fosse possível enxergar o átomo, a eletrosfera seria vista como uma nuvem em torno do núcleo. Estrutura e composição de um Átomo 3 - Estrutura da eletrosfera A eletrosfera é formada pelos elétrons em movimento orbital, mas esses elétrons não estão dispostos aleatoriamente, existem camadas eletrônicas por onde essas partículas se distribuem. Um átomo pode ter até sete camadas eletrônicas. Cada uma dessas camadas tem níveis energéticos diferentes, sendo que a camada mais externa é a camada mais energética. Essas camadas são representadas pelas seguintes letras: K, L, M, N, O, P, Q. Sendo K a camada mais próxima do núcleo. Nem todos os átomos têm as 7 camadas, o mercúrio, por exemplo, tem apenas 6. Mas independente do número de camadas, é regra que a última não pode ter mais do que 8 elétrons. As camadas eletrônicas ainda são divididas em subníveis de energia, representados pelas letras: s, p, d, f. Estrutura da eletrosfera 4 - Características de um átomo O que diferencia um átomo de outro é a quantidade de prótons, nêutrons e elétrons em sua composição. Os principais valores utilizados para identificar os átomos são a massa atômica e o número atômico. Massa atômica O valor da massa atômica é representado pela soma dos prótons e nêutrons presentes no núcleo do átomo. A = z + n Número atômico O número atômico é o número de prótons no núcleo de um átomo, seu valor é representado pela letra z. Como em um átomo o número de prótons igual ao número de elétrons, temos: z = p = e O conjunto de vários átomos com mesmo número atômico forma um elemento químico. Todos os elementos químicos conhecidos estão representados na tabela periódica seguindo uma ordem crescente de número atômico. Os elementos químicos são representados na tabela periódica por sua sigla e nome no centro, pela massa atômica na parte inferior e pelo número atômico na parte superior, conforme imagem: Massa atômica = 196,967 Número atômico = 79 Característica de um átomo 5 – Isótopos e Isótonos Isótopos e Isótonos 6 – Funções inorgânicas. Com o passar do tempo e com a descoberta de milhares de substâncias inorgânicas, os cientistas começaram a observar que alguns desses compostos poderiam ser agrupados em famílias com propriedades semelhantes: as funções inorgânicas. Na Química Inorgânica, as quatro funções principais são: ácidos, bases, sais e óxidos. As primeiras três funções são definidas segundo o conceito de Arrhenius. A seguir veremos quais são os compostos que constituem cada grupo: Funções inorgânicas. 6.1 – Funções inorgânicas. Ácidos: São compostos covalentes que reagem com água (sofrem ionização) e formam 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+. Bases: São compostos capazes de dissociar-se na água, liberando íons, mesmo em pequena porcentagem, e o único ânion liberado é o hidróxido (OH1-). 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-. Óxidos: São compostos binários (formados por apenas dois elementos químicos), e o oxigênio é o elemento mais eletronegativo. Funções inorgânicas. 6.2 – Funções inorgânicas. Funções inorgânicas. 7 – Eletrólise. Eletrólise. A eletrólise é um processo químico não espontâneo que ocorre graças ao fornecimento de energia elétrica por meio de uma fonte geradora. A eletrólise é um ramo estudado pela Eletroquímica, em que a energia elétrica é transformada em energia química, ou seja, trata-se de um processo inverso ao que ocorre nas pilhas. O processo das pilhas é espontâneo, mas o da eletrólise não é, pois é necessário que se forneça a corrente elétrica por meio de algum gerador, que pode até mesmo ser uma pilha ou bateria, para que uma reação de oxirredução aconteça. Toda eletrólise precisa do gerador de corrente contínua que passará a corrente elétrica por um líquido com íons, que é chamado de eletrólito. No eletrólito ficam imersos dois eletrodos, que geralmente são inertes, feitos de platina ou de grafita, sendo que um é o cátodo (polo negativo) e o outro é o ânodo (polo positivo). O recipiente onde fica o eletrólito e os eletrodos mergulhados nele, bem como onde ocorre todo o processo de oxirredução, é chamado de cuba eletrolítica. 7 – Eletrólise. Eletrólise. Eletrólise da água Cuba eletrolítica e outras partes de eletrólise 7 – Eletrólise. Eletrólise. A eletrólise ocorre, então, da seguinte maneira: quando o gerador é ligado, os elétrons são transportados do gerador pelo seu polo negativo (no caso da pilha, o polo negativo é o ânodo) e entram na cuba eletrolítica pelo cátodo (polo negativo, no caso da eletrólise), onde acontece uma reação de redução, em que se recebem os elétrons, como mostra a semirreação genérica abaixo: Cátodo (polo negativo): Redução: Cx+ + x e- → C Então, na cuba eletrolítica, os elétrons emergem do ânodo (polo positivo na eletrólise), onde ocorre a oxidação, isto é, a perda de elétrons, e chegam ao gerador pelo seu polo positivo (cátodo). A semirreação de oxidação que ocorre no ânodo da célula eletrolítica é dada abaixo de forma genérica: Ânodo (polo positivo): Oxidação: Ay-→ A + y e- A reação global é dada pela soma dessas duas semirreações. Desse modo, a energia que foi usada para provocar a descarga dos íons, no final da reação, produz substâncias simples ou metálicas muito usadas nas indústrias. Tal energia é a energia elétrica que fica armazenada nessas substâncias na forma de energia química. 7 – Eletrólise. Eletrólise. Dependendo do tipo de eletrólito, a eletrólise pode ser classificada de duas formas: 1. Eletrólise ígnea: O eletrólito é uma substância fundida, isto é, que está no estado líquido sem a presença de água, porque o ponto de fusão dos materiais derretidos geralmente é bem elevado. Por exemplo, a eletrólise do sal de cozinha fundido (cloreto de sódio - NaC?) produz duas substâncias muitoimportantes e que não são encontradas de forma isolada na natureza, que são o sódio metálico (Na(s)) e o gás cloro (Cl2(g)). O ponto de fusão do sal é superior a 800,4 ºC, portanto, com toda certeza, não há água no meio, tendo em vista que o ponto de fusão da água é de 0º C e o de ebulição é de 100 ºC ao nível do mar. Quando se passa a corrente elétrica pelo sal fundido, ocorrem as seguintes reações: Cátodo: Na+(l) + e - → Na(s) Ânodo: 2Cl-(l) → 2 e - + 1Cl2(g)____________ Reação Global: Na+(l) + 2Cl - (l) → Na(s) + 1Cl2(g) 7 – Eletrólise. Eletrólise. 2. Eletrólise em meio aquoso: Nesse caso, o eletrólito é uma solução aquosa com íons dissolvidos. Na eletrólise em meio aquoso existem, além dos íons da substância dissolvida, os íons da água (H+ e OH-). Assim, é preciso consultar listas de facilidade de descarga para saber qual será o ânion e qual será o cátion que participarão das reações de oxirredução e ficarão neutros. Por exemplo, no caso da eletrólise da salmoura (sal dissolvido na água), temos os quatro íons: Na+ e H+, Cl- e OH-. Consultando a fila de facilidade de descarga elétrica, vemos que o H+ tem maior facilidade que o Na+ e também notamos que o Cl- tem maior facilidade que o OH-. Assim, o cátion Na+ e o ânion OH- ?permanecerão na solução (são os “íons espectadores”), enquanto o H+ e o Cl- irão reagir: 7 – Eletrólise. Eletrólise. Reações envolvidas na eletrólise da salmoura 8 – Classificação do carbono. Classificação do carbono quanto ao número de ligações: O carbono, uma vez presente em uma cadeia carbônica, pode se classificar em carbono primário, secundário, terciário ou quaternário. A ilustração a seguir auxilia nessa classificação. 8 – Classificação do carbono. Classificação do carbono quanto ao número de ligações: Primários: Carbonos ligados diretamente a somente um carbono. Identifique na figura acima os carbonos circulados em vermelho, repare que eles se encontram nas extremidades da cadeia. Secundários: Carbonos ligados diretamente a dois outros carbonos. Os quadrados verdes destacam os carbonos que recebem esta classificação. Terciários: Carbonos ligados diretamente a três carbonos. O pentágono violeta identifica o carbono que se encontra entre outros três carbonos. Quaternários: Carbonos ligados a quatro carbonos. Os triângulos amarelos destacam a presença do carbono quaternário. É importante lembrar que todo carbono tem a capacidade de fazer quatro ligações, mas em uma cadeia carbônica se classificam levando em consideração a quantidade de carbonos a ele ligados. 9 – Funções orgânicas do carbono. Principais funções orgânicas do carbono: As Funções Orgânicas são determinadas pelas estruturas e agrupam compostos orgânicos com características semelhantes. Esses compostos são formados por átomos de carbono, motivo pelo qual também são chamados de compostos carbônicos. As semelhanças dos compostos orgânicos são resultado de grupos funcionais, que os caracterizam e nomeiam as substâncias de forma específica. 9 – Funções orgânicas do carbono. Principais funções orgânicas do carbono: 9 – Funções orgânicas do carbono. Principais funções orgânicas do carbono: 9 – Funções orgânicas do carbono. Principais funções orgânicas do carbono: 9 – Funções orgânicas do carbono. Principais funções orgânicas do carbono: 10 – Considerações finais. Considerações finais : Ao final deste trabalho podemos verificar que os átomos são essenciais para entendermos a química e a física do nosso mundo. Eles são responsáveis pelas reações químicas que ocorrem em nosso ambiente e são a base de tudo o que vemos e tocamos. O estudo dos átomos e suas propriedades é fundamental para a compreensão de muitas áreas da ciência, como química, física e biologia. 11 – Bibliografia. Bibliografia: https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/atomo.html/ https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/ https://www.todamateria.com.br/funcoes-organicas/ https://www.todamateria.com.br/funcoes-inorganicas/ https://www.todamateria.com.br/eletrolise/ https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/atomo.htm https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/ https://www.todamateria.com.br/funcoes-inorganicas/ https://www.todamateria.com.br/eletrolise/ Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26