1-3-_MATERIA_

Prévia do material em texto

ESTUDO DA MATÉRIA
CONCEITOS BÁSICOS
MATÉRIA: é tudo o que tem massa e ocupa lugar no espaço; 
ex: água, ar, terra.
Massa 
Geralmente, massa é definida como a quantidade de matéria contida em um objeto ou corpo; o número total de partículas subatômicas (elétrons, prótons e nêutrons) de um objeto. Se multiplicarmos a massa pela força da gravidade da Terra, obtemos seu peso. 
A massa é independente de sua posição no espaço. Sua massa corporal é a mesma tanto na Lua como na Terra porque o número de átomos é o mesmo. Por outro lado, a força da gravidade da Terra diminui à medida em que você se afasta dela. Portanto, você pode perder peso mudando de altitude, mas sua massa permanece constante. Seu peso também muda se você for morar na lua, mas sua massa continua a mesma. 
A massa é importante para o cálculo da aceleração de um objeto quando lhe aplicamos uma força. O que determina quão rápido um carro pode ser acelerado? A aceleração será lenta se dentro dele estiverem cinco adultos, ao invés de somente uma. Pesquisaremos mais detalhadamente a relação entre massa, força e aceleração.
Medida é o processo de obter informação da quantidade do mundo físico. Os métodos de medidas acompanharam o crescimento da tecnologia. A massa de um objeto é determinada pela força que seu peso exerce sobre a Terra. Normalmente a massa é medida em comparação a outro objeto determinado. 
CORPO: é qualquer porção limitada da matéria; ex: pedaço de madeira, barra de ferro.
OBJETO: é uma porção limitada da matéria (corpo) que, por sua forma especial, presta-se a um uso específico; ex: cadeira de madeira, copo de vidro.
SISTEMA: é qualquer porção limitada de matéria que esteja sendo submetida a estudo. O restante do Universo fora do sistema chama-se Meio ou Ambiente.
ÁTOMO: partícula fundamental na constituição da matéria; é formado basicamente por prótons, nêutrons e elétrons.
ELEMENTO QUÍMICO: é o conjunto de átomos de mesmo número atômico.
MOLÉCULA: é um conjunto de átomos, iguais ou diferentes; é a menor porção de uma substância que pode existir livremente, exibindo todas as propriedades dessa substância.
FENÔMENO FÍSICO: fenômeno que ocorre sem alteração da estrutura molecular das substâncias; ex: a queda de um corpo, mudanças de estado físico (fusão, vaporização, etc).
FENÔMENO QUÍMICO: fenômeno que ocorre com alteração da estrutura molecular das substâncias, produzindo novas substâncias (reação química).
Ex.: combustão (queima) da madeira.
 ESTADOS FÍSICOS (FASES) DA MATÉRIA
	Propriedade
Estado Físico
	Forma
	Volume
	Compressibilidade
	Sólido
	definida
	Definido
	extremamente baixa
	Líquido
	variável -depende do recipiente
	Definido
	baixa
	Gasoso
	variável
	Variável
	alta
SUBSTÂNCIA:
Os Átomos, para adquirir a MENOR ENERGIA possível, podem estabelecer LIGAÇÕES químicas ou atômicas. 
 Essas ligações podem ser efetuadas entre átomos do mesmo elemento ou de elementos diferentes, envolvendo os elétrons de valência de cada um. 
 
Através dessas ligações atômicas surgem as SUBSTÂNCIAS, espécies químicas com características e propriedades específicas, diferentes daquelas 
dos átomos que as formam. 
 	ÁTOMOS LIGAÇÕES SUBSTANCIAS
Substancias são representadas quimicamente por fórmulas. 
As Substancias são classificadas em dois tipos básicos:
- SIMPLES (átomos do mesmo elemento) ou 
- COMPOSTAS (átomos de elementos diferentes). 
 Substancias Simples podem ser Metais, Ametais ou Hidrogênio. 
 Substâncias Compostas podem ser Inorgânicas ou Orgânicas.
 Metais são formados unicamente por átomos do mesmo metal. 
 Cristais são formados por metais e ametais ou metais e H. 
 Moléculas são formadas por ametais, ametais e H ou então só H (H2). 
Molécula é a menor porção de cada substancia que possui todas as suas propriedades e que contem dois ou mais átomos ligados entre si. 
Assim:
SUBSTÂNCIA: é uma porção de matéria formada por moléculas iguais entre si; ex: água.
SUBSTÂNCIA SIMPLES: é aquela formada por átomos de um único elemento químico; ex: gás oxigênio (
), gás nitrogênio (
).
SUBSTÂNCIA COMPOSTA: é aquela formada por átomos de mais de um elemento químico; ex: água (H2O), glicose (
).
ATOMICIDADE: é o número de átomos por molécula de uma substância simples; ex: S8 - atomicidade: 8.
ÍNDICE: é o número de átomos de um certo elemento em uma substância composta; ex: H3PO4; 
índices: 3, 1 e 4 (respectivamente).
ALOTROPIA: fenômeno no qual um mesmo elemento químico pode formar mais de um tipo de substância simples; ex:
	
	e
	
	O2
	e
	O3
	
	e
	
E MISTURA
MISTURA: é a reunião de duas ou mais diferentes substâncias; ex: ar, aço, água do mar.
(	MISTURA HOMOGÊNEA: monofásica ou solução: é aquela que não apresenta superfície(s) de separação; ou seja, apresenta-se em uma só fase; ex: água e álcool.
(	MISTURA HETEROGÊNEA ou polifásica: apresenta superfície(s) de separação; ou seja, apresenta-se em mais de uma fase; ex: água e óleo.
Obs.: Entende-se por fase a toda região de um sistema que apresenta aspecto visual, propriedades e composição uniformes em toda a sua extensão. Faz-se a identificação das fases de um sistema através da observação visual.
ESTRUTURA ATÔMICA
CONCEITOS BÁSICOS
Número Atômico de um elemento é o número de prótons no núcleo de um átomo. Como os átomos são eletricamente neutros, o número de prótons é igual ao número de elétrons. 
ÁTOMO: partícula fundamental na constituição da matéria; é formado por prótons, nêutrons e elétrons.
PRÓTON: partícula carregada positivamente, encontrada no núcleo do átomo.
NEUTRON: partícula eletricamente neutra, também presente no núcleo do átomo.
ELÉTRON: partícula carregada negativamente, encontrada na eletrosfera.
		PARTÍCULAS SUB-ATÔMICAS
	Partícula
	Massa relativa
	Carga elétrica
	Próton
	1
	+1
	nêutron
	1
	0
	elétron
	1/1836
	-1
NÚMERO ATÔMICO (Z): é o número de prótons no núcleo de um átomo; é o número que caracteriza cada elemento químico.
NÚMERO DE MASSA (A): é o número que corresponde à soma de prótons e nêutrons no núcleo de um átomo.
ELEMENTO QUÍMICO: é o conjunto de átomos de mesmo número atômico.
ÍON: átomo, ou grupo de átomos, carregado eletricamente devido à perda ou ganho de elétrons.
CÁTION: é o íon positivo; perdeu elétrons.
ÂNION: é o íon negativo; ganhou elétrons.
UNIDADE DE MASSA ATÔMICA (U): corresponde a 1/12 do átomo de carbono-12; é o padrão estabelecido para comparar os "pesos" dos átomos ou moléculas.
MASSA ATÔMICA (M.A.): é o número que indica quantas vezes um determinado átomo é maior que a unidade de massa atômica;
 ex: MA Ca = 40 u. Ca=cálcio
MASSA MOLECULAR (M.M.): é o número que indica quantas vezes uma determinada molécula é maior que a unidade de massa atômica. É obtida pela soma das massas atômicas; 
	ex: M.M. H2SO4 (ácido sulfúrico)= 98 u. (2x1+32+4x16)= 98
MOL: Corresponde a uma quantidade de matéria que contém um número de partículas em um número igual à constante de Avogadro (6,02.1023). 
Assim, dizemos que em 1mol de Ferro (Fe) há 6,02 . 1023 átomos desse elemento; em 1 mol de água (H2O) há 6,02.1023 moléculas dessa substância; em 2 mols de gás carbônico (CO2) há 2 x 6,02 . 1023 moléculas de CO2.
MASSA MOLAR (M): é a massa de um mol de átomos, moléculas ou íons. Assim, podemos dizer que a Massa Molar do elemento Ferro (Fe) é igual a 56g/mol, ou seja, um mol de átomos desse elemento pesa 56 g. A Massa Molar da Água (H2O) é igual a 18g/mol, ou seja, 1 mol de moléculas dessa substância pesa 18 g.
QUANTIDADE DE MATÉRIA – n (NÚMERO DE MOLS): é a relação existente entre a massa (m) de uma amostra de uma determinada espécie química e a massa molar (M) dessa mesma espécie. 
Isótopos - são átomos que possuem mesmo número de prótons e diferentes números de nêutrons e de massa.
 ex: 
	 
		
	
 carbono-12 	carbono-13	carbono-14
 
	 
 
 Prótio Deutério Trítio
ISÓBAROS: são átomos que possuem o mesmonúmero de massa e diferentes números de prótons; possuem propriedades físicas semelhantes, mas diferentes propriedades químicas; ex:
	e	
ISÓTONOS: são átomos que possuem o mesmo número de nêutrons e diferentes números de prótons e de massa; possuem propriedades químicas e físicas diferentes; ex:
	e	
A IDENTIDADE DOS ÁTOMOS 
Toda matéria é formada por átomos, e todos os átomos são formados de prótons, nêutrons e elétrons. A diferença entre os átomos de diferentes materiais está na quantidade de prótons, nêutrons e elétrons. 
O número de prótons é igual ao número atômico do elemento, cujo é simbolizado por Z e representa a identidade do elemento. 
A soma do número de prótons e nêutrons de um átomo representa a massa desta partícula, simbolizado por A.
Observações: 
· Em qualquer átomo o número de prótons (carga positiva +1) é igual ao número de elétrons (carga negativa –1), fazendo com que o átomo seja um sistema eletricamente neutro. 
· O número de nêutrons de um átomo não é necessariamente igual ao de prótons, pode ser igual, maior ou eventualmente menor. 
· O único átomo que não apresenta nêutrons é o do hidrogênio (Z=1 e A=1). 
Algumas fórmulas: 
p = número de prótons p = e 
e = número de elétrons 
n = número de nêutrons 
Z = número atômico Z = p 
A = número de massa A = p + n 
 A = Z + n n = A – Z 
MODELOS ATÔMICOS
MODELO ATÔMICO: é uma imagem mental elaborada para representar um átomo. A seguir, a evolução dos modelos atômicos:
A primeira idéia de átomo surgiu no século V a.C. com os filósofos gregos Demócrito e Leucipo, que o definiram como sendo a menor partícula indivisível da matéria. Esse, no entanto, era um conceito filosófico; as primeiras teorias científicas só viriam a surgir a partir do século XIX.
MODELO ATÔMICO DE DALTON (1808)
Os átomos são esferas maciças, indestrutíveis e indeformáveis.
Ficou conhecido como o modelo da "bola de bilhar".
MODELO ATÔMICO DE THOMPSOM (1903)
Átomos são esferas maciças e positivas, com cargas negativas (os elétrons) distribuídas ao acaso sobre suas superfícies.
Ficou conhecido como "pudim com passas".
MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD (1911)
Rutherford concluiu, por experiências, que o átomo não seria uma esfera maciça, mas sim formado por uma região central, o núcleo e uma região periférica, a eletrosfera. 
	No núcleo estariam as partículas positivas (os prótons), enquanto que a 	eletrosfera conteria as partículas negativas (os elétrons), que girariam em 	torno do núcleo.
Ficou conhecido por "modelo planetário".
MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD-BOHR (1913)
Foi acrescentado ao modelo anterior os postulados de Bohr:
POSTULADO: os elétrons distribuem-se na eletrosfera em grupos de acordo com suas distâncias ao núcleo, sem emitirem nem absorverem energia.
POSTULADO: fornecendo-se energia a um átomo, um ou mais elétrons a absorvem, saltando para níveis mais externos. Deixando de receber energia, retornam a seus níveis de origem, devolvendo a energia recebida sob a forma de luz.
MODELO ORBITAL (1925)
Este modelo leva em consideração duas idéias importantes sobre o comportamento do elétron:
O duplo caráter do elétron que "ora se comporta como partícula, ora se comporta como onda eletromagnética" (Louis de Broglie).
O Princípio da Incerteza de Heisenberg, segundo o qual "é impossível se conhecer, simultaneamente, a posição e a velocidade de um elétron". 
	Surge, então, o conceito de orbital.
Orbital: é a região ao redor do núcleo onde há maior probabilidade de se encontrar um determinado elétron.
(	Orbitais "s": presentes em todas as camadas, possuem forma de esferas concêntricas ao núcleo e com diâmetros crescentes.
(	Orbitais "p": aparecem somente a partir da segunda camada; podem existir até três orbitais alongados perpendiculares entre si. É dito que possuem forma de halteres.
Número Quântico Principal
O número Quântico principal(n) representa o nível de energia e está associado à distancia do elétron ao núcleo. É um n0 inteiro positivo 1,2,3,4...
N. Quântico Principal: 1 2 3 4 5 6 7 
Nível de Energia representado: 10 20 30 40 50 60 70
Camada Eletrônica representada: K L M N O P Q
Número Quântico Secundário (ou Azimutal)
Os quatro números quânticos (s, p, d, f) são um conjunto de números que nos permitem designar cada elétron de um átomo.
DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA
A - POR NÍVEIS OU CAMADAS
B - POR SUBNÍVEIS
Para a distribuição eletrônica por subníveis, usa-se o "Diagrama de Linus Pauling", no qual os elétrons vão se alojando num sentido crescente de energia, de acordo com o sentido das setas.
Distribuição eletrônica dos elétrons
Os elétrons estão distribuídos em camadas ao redor do núcleo. Admite-se a existência de 7 camadas eletrônicas, designados pelas letras maiúsculas: 
				K, L, M, N, O, P, Q. 
	K 
	1s2
	
	
	
	
	
	
	
	
	L 
	2s2
	2p6
	
	
	
	
	
	
	
	M
	3s2 
	3p6 
	3d10
	
	
	
	
	
	
	N 
	4s2
	4p6
	4d10
	4f14
	
	
	
	
	
	O
	5s2 
	5p6
	5d10
	5f14
	
	
	
	
	
	P
	6s2
	6p6
	6d10
	
	
	
	
	
	
	Q 
	7s2
	 
	
	
 
À medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta a energia dos elétrons nelas localizados. As camadas representam os níveis de energia da eletrosfera. 
Assim, as camadas K,L,M,N,O, P e Q constituem os 1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e 7º níveis de energia, respectivamente. 
Por meio de métodos experimentais, se concluiu que o número máximo de elétrons que cabe em cada camada ou nível de energia é:
	Nível de Energia
	Camada
	Número máximo de elétrons
	1º
	K
	2
	2º
	L
	8
	3º
	M
	18
	4º
	N
	32
	5º
	O
	32
	6º
	P
	18
	7º
	Q
	2 (alguns autores admitem até 8)
Em cada camada ou nível de energia, os elétrons se distribuem em subcamadas ou subníveis de energia, representados pelas letras s,p,d,f, em ordem crescente de energia. O número máximo de elétrons que cabe em cada subcamada, ou subnível de energia, também foi determinado experimentalmente: 
energia crescente 
---------------------------------->
	Subnível
	s
	p
	d
	 f
	Número máximo de elétrons
	2
	6
	10
	14
O número de subníveis que constituem cada nível de energia depende do número máximo de elétrons que cabe em cada nível. 
Assim, como no 1º nível cabem no máximo 2 elétrons, esse nível apresenta apenas um subnível s, no qual cabem os 2 elétrons. 
O subnível s do 1º nível de energia é representado por 1s. 
 Como no 2º nível cabem no máximo 8 elétrons, o 2º nível é constituído de um subnível s, no qual cabem no máximo 2 elétrons, e um subnível p, no qual cabem no máximo 6 elétrons. Desse modo, o 2º nível é formado de dois subníveis, representados por 2s e 2p, e assim por diante.
Resumindo:
	Nível
	Camada
	Nº máximo de elétrons
	Subníveis conhecidos
	1º
	K
	2
	1s
	2º
	L
	8
	2s, 2p
	3º
	M
	18
	3s, 3p, 3d
	4º
	N
	32
	4s, 4p, 4d, 4f
	5º
	O
	32
	5s, 5p, 5d, 5f
	6º
	P
	18
	6s, 6p, 6d
	7º
	Q
	2 (alguns autores 
admitem até 8)
	7s, 7p
O Diagrama de Linus Pauling foi elaborado para auxiliar na distribuição dos elétrons pelos subníveis da eletrosfera.
Os subníveis são designados por letras: 
		s (sharp = nítido), 
		p (principal), 
		d (diffuse = difuso), 
		f (frequentely)
g, h e i, sendo esses 3 últimos ausentes do diagrama convencional, pois, apesar de existirem na teoria, não há átomo que possua tantos elétrons e que seja necessário utilizar esses subníveis.
A camada K é composta pelo subnível s. 
A camada L é composta pelos subníveis s e p. 
A camada M é composta pelos subníveis s, p e d. 
A camada N é composta pelos subníveis s, p, d e f. 
A camada O é composta pelos subníveis s, p, d, f e g. 
A camada P é composta pelos subníveis s, p, d, f, g, e h. 
A camada Q é composta pelos subníveis s, p, d, f, g, h e i.
As subcamadas suportam no máximo:
s - 2 elétrons. 
p - 6 elétrons. 
d - 10 elétrons. 
f - 14 elétrons. 
Fica :
K 1s² 
L 2s² 2p6M 3s² 3p6 3d10 
N 4s² 4p6 4d10 4f14 
O 5s² 5p6 5d10 5f14 
P 6s² 6p6 6d10 
Q 7s² 7p² 
A ordem do diagrama que se lê é:
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d10, 5p6, 6s2, 4f14, 5d10, 6p6, 7s2, 5f14, 6d10, 7p6.
 
Camada de Valência – chama-se camada de valência o último nível de energia de um átomo.
Linus Gari Pauling (1901-1994), químico americano, elaborou um dispositivo prático que permite colocar todos os subníveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia. 
É o processo das diagonais, denominado diagrama de Pauling, representado a seguir. A ordem crescente de energia dos subníveis é a ordem na seqüência das diagonais. 
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p 
---------------------------->ordem crescente de energia 
 Exemplo
Distribuir os elétrons do átomo normal de manganês (Z=25) em ordem de camada. 
Solução: 
Se Z=25 isto significa que no átomo normal de manganês há 25 elétrons. 
Aplicando o diagrama de Pauling: 
		Z=25
				1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 
Para se fazer em ordem de camadas, se classifica os subníveis em suas respectivas camadas.
		K : 1s2 
		L : 2s2 2p6 
		M : 3s2 3p6 3d5 
		N : 4s2 			
Resposta: K=2; L=8; M=13; N=2 
- Distribuir os elétrons do átomo normal de xenônio (Z=54) 
a- ordem crescente de energia
b- ordem crescente de geometria
c- em ordem de camada.
d- Identificar sua camada de valência (é o último nível de energia de um átomo)
e- Mostrar quantos são os eletrons de valência
Resolução: Sendo Z=54
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 
a- Ordem crescente de energia (é a própria distribuição):
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 
b- Ordem crescente de geometria: 
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 
c- Ordem crescente de camadas (agrupa os elétrons com iguais números quânticos principais):
K: 1s2 
		L: 2s2 2p6 
		M: 3s2 3p6 3d10 
		N: 4s2 4p6 4d10 
		O: 5s2 5p6 
 K=2; L=8; M=18; N=18; O=8 
d- Camada de Valência: Camada O (última)
e- Elétrons de valência (os + externos): 6 
obs.: são os elétrons da + externos da última camada, na ordem crescente de energia – item a.
��
_1263579549.unknown
_1263579553.unknown
_1263579555.unknown
_1263579557.unknown
_1263579559.unknown
_1263579560.doc
�
�
_1263579558.unknown
_1263579556.unknown
_1263579554.unknown
_1263579551.unknown
_1263579552.unknown
_1263579550.unknown
_1263579545.unknown
_1263579547.unknown
_1263579548.unknown
_1263579546.unknown
_1263579543.unknown
_1263579544.unknown
_1263579542.unknown