Aula 01 - Química Geral

Prévia do material em texto

PREPARATÓRIO ENEM 2021
Ciências da Natureza e suas tecnologias
Matemática e suas tecnologias
Química
Química Geral: Átomo, molécula, misturas e Estequiometria
Aula 01: Química Geral
Teoria atômica da matéria
Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr
Orbitais e Configuração Eletrônica
Orbitais atômicos, Números quânticos e Níveis de Energia
Periodicidade Química
Tabela Periódica
Ligações Química
Ligação Iônica, Ligação Covalente, Teoria da Ligação de Valência, Teoria dos Orbitais Moleculares e Geometria das moléculas
Interações Química
Interações Intermoleculares
Princípios de Reatividade
Exemplos cotidianos de reações químicas
Periodicidade de Configurações Eletrônicas
Propriedades periódicas
Forças de Van der Waals
Princípio de Lavoisier
Balanceamento Estequiométrico
Teoria atômica da Matéria
Postulados de Dalton:
Toda matéria é constituída de partículas fundamentais denominadas “átomo”.
Os átomos são permanentes e indivisíveis, não podendo ser criados ou destruídos
Todos os átomos de um mesmo elemento são idênticos em suas propriedades e átomos de elementos diferentes têm propriedades diferentes
Uma reação química consiste na separação ou rearranjo de átomos
Os compostos são constituídos de elementos iguais ou diferentes em proporções fixas.
Teoria Atômica da Matéria
Lavoisier e Cavendish realizaram a síntese e a decomposição da água
Os químicos ingleses William Nicholson e Anthony Carlisle decompuseram a água em diidrogênio e dioxigênio, fazendo passar corrente elétrica por uma solução aquosa diluída de cloreto de sódio. Esse experimento confirmou que a eletricidade provocou uma reação química.
Faraday mostrou que a quantidade de produto formado durante uma eletrólise depende da quantidade de eletricidade fornecida e da natureza química do produto.
A experiência de William Crookes, conhecida como Tubos de descarga de Crookes, provou quase que inequivocamente, que a eletricidade faz parte do átomo, sendo possível que eles fossem constituídos de partículas ainda mais simples.
O físico J.J. Thomson adaptou ao tubo de Crookes duas placas metálicas eletricamente carregadas e observou que os raios catódicos sofreram uma deflexão em relação à placa positiva.
Teoria Atômica da Matéria
J.J. Thomson consegui estabelecer a relação entre a massa e a carga de um elétron.
O físico Robert Millikan determinou a carga de um elétron e, pela relação de Thomson, passou-se a conhecer a massa de um elétron. Carga: 𝑒^−=−1,6×10^(−31) (C). Massa: 𝑚_(𝑒^− )=9,1×10^(−31) (Kg).
Goldestein refez os experimentos de J.J. Thomson, com campos elétricos e magnéticos, constatando que o raio canal era carregado positivamente e que as cargas eram múltiplas de um valor fixo. Assim, postulou-se que a matéria era constituída de partículas positivas e negativas para preservar a eletroneutralidade do sistema
O físico J.J. Thomson propôs o modelo que ficou conhecido como “Pudim de Passas”
J.J. Thomson consegui estabelecer a relação entre a massa e a carga de um elétron.
 
Goldestein refez os experimentos de J.J. Thomson, com campos elétricos e magnéticos, constatando que o raio canal era carregado positivamente e que as cargas eram múltiplas de um valor fixo. Assim, postulou-se que a matéria era constituída de partículas positivas e negativas para preservar a eletroneutralidade do sistema
O físico J.J. Thomson propôs o modelo que ficou conhecido como “Pudim de Passas”
Teoria Atômica da Matéria
Os físicos Ernest Rutherford, Marsden e Geiger realizaram um experimento que forçou a modificação do modelo de Thomson
O modelo de Rutherford consistia em um núcleo contendo a maior parte da massa do átomo e os elétrons estão em uma região extranuclear.
Os dilemas do Modelo Nuclear
Radiação Eletromagnética
Onda eletromagnética é a combinação da oscilação dos campos elétrico e magnético se propagando no espaço.
Planck estudava os espectros da luz emitida por objetos quentes, o chamado radiador de corpo negro. Ele constatou que existia um limite mínimo de energia que os átomos poderiam absorver ou emitir: o quantum ou fóton.
Ele mostrou que existia uma ligação proporcional entre a energia transportada por uma onda eletromagnética e a frequência da onda, dada pela Equação de Planck: 
O átomo de Bohr
Ele propôs que o único motivo para que a radiação emitida fosse limitada a alguns comprimentos de onda é que a energia de um elétron em um átomo é quantizada
Um elétron possui um conjunto de níveis de energia quantizados e pode ter somente certos valores de energia, sendo que cada nível energético tem uma população máxima.
Um átomo está normalmente em seu estado fundamental, no qual todos os seus elétrons estão nos níveis de energia mais baixos possíveis.
Quando um átomo absorve energia, alguns dos seus elétrons absorvem energia e são elevados a um nível de energia maior, passando ao estado excitado.
Dualidade onda-partícula
De Broglie mostrou que o fóton ora se comportava como onda, ora se comportava como partícula.
Imagine um feixe de luz se propagando no ar, com certa velocidade. Agora, pense no mesmo feixe atravessando um copo com água cuja velocidade dentro da água diminui.
Quando a luz se propaga no espaço, ela se comporta como uma onda. Ao entrar em contato com a superfície, ela se comporta como partícula.
Princípio da Incerteza
Werner Heisenberg lançou o Princípio da Incerteza, que estabelece que é impossível conhecer simultaneamente e com certeza, a posição e o momento de uma partícula.
Não se pode saber a posição que o elétron ocupa, mas podemos determinar a posição de maior probabilidade!
Efeito Compton
é o espalhamento de um fóton por uma partícula carregada, geralmente um elétron, que resulta em uma diminuição da energia (aumento do comprimento de onda) do fóton espalhado, tipicamente na faixa de raios-X ou de raios gama.
Há também o espalhamento Compton inverso, processo onde o fóton ganha energia pela interação com a matéria. A variação total no comprimento de onda, positivo ou negativo, é denominada variação Compton.
Orbitais e Configuração Eletrônica
Orbital: Região mais provável para encontrar o elétron.
Configuração Eletrônica: Descreve a estrutura eletrônica de um átomo com todos os orbitais ocupados e o número de elétrons que cada orbital contém
Princípio da Exclusão de Pauli: Dois elétrons em um mesmo átomo não podem ter o mesmo conjunto de números quânticos
Números quânticos:
Principal: Nível de energia do elétron e o seu afastamento em relação ao núcleo [K-Q]
Secundário: Caracteriza o formato do orbital (momento angular) [s, p, d, f]
Magnético: define a orientação espacial do orbital diante de um campo magnético externo
Spin: possíveis orientações que partículas subatômicas carregadas, como o próton e o elétron, e alguns núcleos atômicos podem apresentar quando imersas em um campo magnético 
Orbitais
Diagrama de Linus-Pauling
Cada camada suporta uma quantidade específica de elétrons: 2/6/10/14
Para cátions: os elétrons são primeiramente removidos do orbital com o maior número quântico principal
Para ânions: os elétrons são adicionados ao orbital com o mais baixo valor de disponível
O número atômico é usado para fazer a distribuição eletrônica do elemento
Tabela Periódica
Periodicidade de propriedade químicas
Número atômico e Número de massa
Número atômico: Indica a quantidade de prótons (p) do átomo
Massa atômica: Indica a soma das massas de prótons e elétrons
ÁTOMO
Neutro
p=𝑒
Íon
𝑝≠𝑒
Positivo
(Cátion)
Negativo
(Ânion)
ÁTOMO
 
 
Positivo
(Cátion)
Negativo
(Ânion)
Elementos semelhantes
Isótopos são elementos que apresentam mesmo número de prótons
Isóbaros possuem mesmo númerode massa
Isótonos possuem mesmo número de nêutrons.
Periodicidade da Configuração Eletrônica
Bloco s: Hidrogênio, Hélio, Metais alcalinos e alcalinos terroso
Bloco p: Contém todos os grupos de 13 a 18. Contém todos os metalóides.
Bloco d: Metais de transição
Bloco f: Lantanídeos e Actnídeos. Não possuem numeração de grupo.
Outra propriedade Periódicas
Raio atômico
Eletronegatividade
Energia de Ionização
Afinidade eletrônica
Característica metálica
Ligações Químicas
Regra do Octeto
Newton Lewis propôs que os elementos buscavam à estabilidade em sua camada de valência, tendendo a tornarem-se tais como os Gases Nobres (sem elétrons livres)
Cada átomo, para ser estável, deve possuir oito elétrons em sua camada de valência.
O elemento pode doar, receber ou compartilhar elétrons em ligações iônicas, metálicas e covalentes
Ligação Iônica
Ligação Iônica, eletrovalente ou heteropolar acontecem entre metais e elementos muito eletronegativos (ametais e hidrogênio). Nesse tipo de ligação, os metais tendem a perder elétrons, transformando-se em cátions (íons positivos), e os ametais e o hidrogênio ganham elétrons, tornando-se ânions (íons negativos).
Os compostos iônicos são duros e quebradiços, possuem alto ponto de ebulição e conduzem corrente elétrica quando estão no estado líquido ou diluídos em água
Ligação Covalente
Acontecem pelo compartilhamento de elétrons. Em virtude da baixa diferença de eletronegatividade entres os elementos ligantes, eles não doam ou recebem elétrons, mas compartilham pares eletrônicos para assim ficarem estáveis de acordo com a regra do octeto.
Esse tipo de ligação é muito recorrente nos elementos simples, como Cl2, H2, O2, e também nas cadeias carbônicas. A diferença de eletronegatividade entre os ligantes determina se a ligação é polar ou apolar.
Forças Intermoleculares
Formas como as moléculas dos compostos (polares ou apolares) formados por ligações covalentes interagem ente si. Elas foram propostas no ano de 1873 pelo químico e físico holandês Diderik Van der Waals.
De acordo com Van der Waals, as moléculas podem interagir de forma diferente umas com as outras. Essas interações diferentes exercem uma grande influência sobre o ponto de fusão (PF) e ebulição (PE) das substâncias. Assim, a intensidade em que as moléculas interagem define o seu estado físico (sólido, líquido ou gasoso).
Forças de London
(Dipolo Induzido)
Dipolo permanente (dipolo-dipolo)
Ocorre entre as moléculas polares, exceto aquelas que contém ligações diretas entre o hidrogênio ao Flúor, Oxigênio ou Nitrogênio.
Interação mais intensa que a dipolo induzido
Ligações de Hidrogênio
É um tipo de força intermolecular que também ocorre em moléculas polares, mas apenas se o átomo de hidrogênio estiver ligado diretamente a um dos três elementos químicos (Flúor, Oxigênio e Nitrogênio) mais eletronegativos da Tabela Periódica.
É a de mais alta intensidade
Ligação Metálica
Ocorre entre os metais e metais de transição, formando ligas metálicas
A característica diferencial em relação aos demais tipos de ligação é a movimentação dos elétrons, o que explica o fato de os materiais metálicos, no estado sólido, serem ótimos condutores elétricos e térmicos. Além disso, as ligas metálicas possuem alto ponto de fusão e ebulição, ductilidade, maleabilidade e brilho
Princípios de Reatividade
Exemplos de reações químicas
Azia
Internamente o corpo é revestido por células parietais, cujas membranas permitem a passagem de água e de moléculas neutras e, geralmente, bloqueiam a passagem de alguns íons 
Os íons de hidrogênio se formam na decomposição do ácido carbônico , que é o resultado da digestão (reação do gás carbônico com a água).
O meio ácido resultante favorece a digestão, ativando enzimas digestivas. Ao comer, estimulamos a secreção de íons . Uma pequena fração desses íons são absorvidos novamente pela mucosa, dando origem a um processo normal de pequenas hemorragias.
Se a concentração desses íons for muito alta, no entanto, à azia, dores estomacais e perda de sangue.
Azia
Remédio: Bicarbonato de Sódio
O gás carbônico aumenta a pressão no estômago e é liberado no arroto ou flatulência.
A hidroxila reage com o íon de hidrogênio formando ÁGUA.
Equação de Neutralização:
Reação completa:
Por que o ovo cozido escurece?
O ovo é fonte de íons essenciais para nossas funções bioquímicas, fisiológicas, nervosas, etc.
Alguns exemplos: 
Os íons de enxofre são encontrados na clara e os íons de ferro estão concentrados na gema. Dependendo da temperatura e do modo como é feito o resfriamento do ovo cozido, ocorre a formação do sulfeto de ferro II (FeS), que se deposita como uma substância verde acinzentada.
Reação:
Como evitar?
Resfriar instantaneamente o ovo, para que o migre para a casca e não para a gema!
Fotossíntese
Reação do dióxido de carbono com a água. Os íons originados na dissociação da água interagem com o formando outras substâncias:
Glicose: Carboidrato produzido quando a clorofila surge como catalisadora na reação do com .
Celulose: Tem função estrutural dos vegetais, constituindo o esqueleto das plantas.
Amido: Função nutricional, armazenado nas raízes e sementes.
Gás Oxigênio
Reagentes: água e dióxido de carbono. Catalisador: clorofila e luz
Reação:
Conservação das Massas
Princípio de Lavoisier: Na natureza nada se cria, na se perde, tudo se transforma.
Em uma reação química, a massa de todos os produtos deve ser igual a massa de todos os reagentes!
Para que isso ocorra, utilizamos técnicas de balanceamento de reações químicas.
Coeficientes estequiométricos
Regra: MACHO (Metal, Ametal, Carbono, Hidrogênio e Oxigênio)
Reagentes: , 
Produto: , 
Balanceamento:
Para tentar fazer:
Número de Avogrado
Grandeza que envolve um certo número de átomos e moléculas passível de ser mensurado: mol.
Para tentar fazer: Se tomarmos uma quantidade de leite de magnésia contendo 6g de e considerando que a reação será estequiométrica, quando de será neutralizado?
Resposta
Reação:
1º) Balanceamento
2º) Massa de cada substância:
Leite de Magnésia: 
Ácido Clorídrico: 
3º) Regra de três:
image1.jpeg
image2.jpeg
image3.jpeg
image4.png
image5.svg
 
image6.png
image7.svg
 
.MsftOfcResponsive_Fill_1ebe9b {
 fill:#1EBE9B; 
}
 
image8.tmp
image9.jpg
image10.jpg
image11.png
image12.jpg
image13.tmp
image14.jpg
image15.jpg
image16.JPG
image17.png
image18.jpg
image19.png
image20.png
image23.png
image24.png
image25.jpeg
image26.png
image27.png
image28.png
image29.svg
 
.MsftOfcResponsive_Fill_fd7c7c {
 fill:#FD7C7C; 
}
 
image30.png
image31.svg
 
.MsftOfcResponsive_Fill_7da8b5 {
 fill:#7DA8B5; 
}
 
image32.jpg
image33.jpg
image34.jpg
image35.png
image36.svg
 
.MsftOfcThm_Accent1_Fill_v2 {
 fill:#4472C4; 
}
.MsftOfcThm_Accent1_Stroke_v2 {
 stroke:#4472C4; 
}
 
image37.png
image38.svg
 
.MsftOfcThm_Accent1_Fill_v2 {
 fill:#4472C4; 
}
.MsftOfcThm_Accent1_Stroke_v2 {
 stroke:#4472C4; 
}
 
image39.jpg
image40.jpg
image41.png
image42.png
image43.jpg
image44.png
image45.jpg
image46.png
image47.jpg
image48.png
image49.png
image50.png
image51.jpg