Trabalho de Quimica Elementos químicos certoo

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Gabrielle Bastos de Cerqueira 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Elementos Químicos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SALVADOR-BA 
2017.2 
Gabrielle Bastos de Cerqueira 
 
 
 
 
 
Elementos Químicos 
 
 
Pesquisa sobre o tema supracitado, 
na disciplina de Química aplicada à 
 engenharia, destinado ao Bacharelado, 
 na área de Engenharia Química, na instituição 
de ensino superior : Área 1. 
 
Orientador: prof. Elecy Moreno 
 
 
 
 
SALVADOR-BA 
2017.2 
 
 
Índice 
 
 
1.0 Introdução..............................................................................04 
2.0 Origem dos elementos...........................................................05 
3.0 Desenvolvimento....................................................................06 
4.0 Cálcio......................................................................................07 
5.0 Estrutura Atômica...................................................................14 
6.0 Conclusão...............................................................................16 
7.0 Referências............................................................................17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1.0 Introdução 
 
Talvez você pense em elemento químico como algo muito distante. Mas, olhe a 
sua volta... tudo que você vê e até o que não vê, envolve a química: a sua casa, 
seu computador, seu corpo, a cadeira que está sentado, o ar que respira, a 
Terra... tudo! 
Agora você se pergunta, “mas de onde vem os elementos químicos? ” Essa é 
uma questão que a ciência tentou explicar através da teoria do Big Bang, mas 
há quem acredite em outros tipos de origem. 
Por mais que não saibamos a origem de muitas coisas e respostas para muitas 
perguntas, a ciência nos oferece uma teoria bem aceitável para o surgimento 
dos elementos químicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 2.0 Origem dos Elementos Químicos 
Muitos acreditam que a origem da vida no universo ocorreu pela criação de Deus, 
porém, do ponto de vista da ciência a origem do universo ocorreu quando houve 
a explosão do Big Bang, entre 12 e 15 bilhões de anos. A partir da explosão de 
uma bola de matéria compacta, densa, com um volume aproximadamente igual 
ao sistema solar, formaram-se as Galáxias, os Corpos Planetários, as Estrelas, 
e a vida na Terra, que é consequência de várias reações nucleares entre as 
partículas do meio cósmico, que teve como efeito mais importante a formação 
dos elementos químicos, através da nucleossíntese. 
Segundo estudos e pesquisas, durante a explosão foram gerados nêutrons, 
prótons e elétrons, e logo após ocorreram reações que formaram o hidrogênio 
(H) e o hélio (He). Com o rápido resfriamento do universo, não houve condições 
para a síntese de outros elementos. Depois do Big Bang os únicos lugares que 
tinham características que possibilitavam a produção de elementos químicos, 
eram os centros das estrelas. 
Quando o núcleo de uma estrela adquire determinada quantidade de energia, 
iniciam-se uma série de reações nucleares que produzem elementos químicos 
mais pesados. Existem dois tipos de nucleossíntese estelar: a nucleossíntese 
quiescente e a explosiva. 
A quiescente ocorre pelas reações nucleares que acontecem durante a vida das 
estrelas, e correspondem à uma queima nuclear hidrostática, ou seja, quando o 
peso das camadas superiores é equilibrado pela pressão do gás nas camadas 
inferiores, onde acontecem as reações nucleares. 
A nucleossíntese explosiva, ocorre nos estágios finais das estrelas que possuem 
grande massa, e por essa característica, consomem seu combustível nuclear 
mais rapidamente, durando muito menos do que as estrelas de menor massa. 
Quando o combustível é esgotado, há um grande colapso, extremamente 
violento, que gera uma explosão que ejeta as camadas mais externas da estrela. 
A energia que é gerada pela explosão é suficiente para produzir as reações 
nucleares que dão origem aos elementos mais pesados que o Ferro (Fe). 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 3.0 Desenvolvimento 
 
Elementos químicos são todos os átomos que possuem o mesmo número de 
prótons em seu núcleo, ou seja, tem o mesmo número atômico (Z). Por exemplo, 
o oxigênio é um elemento químico constituído por todos os átomos que possuem 
número atômico 8. 
• Massa atômica (A): é a soma do número de prótons e de nêutrons que 
existem no núcleo de um átomo. 
• Número atômico (Z): é o número de prótons ou elétrons existentes em 
um átomo. 
Os elementos químicos são divididos em: 
• Elementos naturais: são os elementos químicos encontrados na 
natureza, são átomos estáveis; 
• Elementos sintéticos: são os elementos químicos produzidos 
artificialmente (síntese em laboratório). Podem se classificar em duas 
categorias, os cisurânicos e transurânicos. Os Cisurânicos possuem 
número atômico (A) inferior a 92. Já os Transurânicos (ou 
superpesados) possuem número atômico (A) superior a 92, são 
radioativos e instáveis. 
Hoje, são conhecidos 118 elementos químicos, 92 são encontrados na natureza, 
e os outros são produzidos artificialmente. Esses elementos são inseridos na 
tabela periódica, em ordem crescente de acordo com os seus números atômicos, 
conforme as suas propriedades e semelhanças. 
Cada elemento químico possui um símbolo, que é definido de acordo com 
padrões internacionais, que facilita a identificação de certo elemento em 
qualquer parte do mundo. O nome é escolhido, geralmente, de acordo com o seu 
nome no latim com a primeira letra maiúscula e se for o caso, acompanhado de 
uma outra letra minúscula. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 4.0 Cálcio 
O metal cálcio pertencente a família 2ª e esta no 4 período da tabela periódica, 
é um metal alcalino terroso, de cor branco prateado. Foi isolado pela primeira 
vez pelo químico britânico Humphry Davy no ano de 1808, mediante eletrólise. 
Devido o metal em estado puro ser altamente reativo em contato com o ar 
atmosférico forma o óxido de cálcio, que seguido de hidratação concede a base 
hidróxido de cálcio, de acordo com a reação: 
 
 
Cálcio metálico 
O cálcio tema ampla utilização industrial principalmente na forma de 
carbonatos e fluoretos, como é comumente encontrado na natureza. Devido a 
sua alta reatividade o cálcio não é encontrado em forma pura devendo para 
uso em laboratório ser isolado por processos químicos. É utilizado na 
construção sob o nome de Cal virgem ou Cal viva como componente em 
reboco. Está presente nos ossos dos animais, nos laticínios e dissolvido em 
águas subterrâneas. 
É utilizado como insumo da produção agrícola na forma de carbonato de cálcio 
popularmente conhecido como calcário, que por ser um sal alcalino é utilizado 
na correção do pH do solo, e como fertilizante na forma de sulfato e fosfato de 
cálcio. É também usado na indústria em sínteses de obtenção e purificação de 
outros metais. 
Informações Importantes sobre o Cálcio 
• Símbolo: Ca 
• Número de oxidação: Ca²+ 
• Massa Atômica: 40 u 
• Número atômico: 20 
• Ponto de Fusão: 842°C 
 
 
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• Ponto de Ebulição:1484°C 
• Configuração Eletrônica: 1s², 2s², 2p6,3s²,3p6,4s² 
• Formas Naturais: carbonatos, bicarbonatos e fluoretos 
O cálcio em análise qualitativa 
Este elemento é pertencente ao quarto grupo de cátions, e tem como reagente 
o Carbonato de Amônio, que quando adicionado a uma solução contendo íons 
cálcio ocorre a formação de um precipitado branco de carbonato de cálcio, e 
com a adição de íons sulfatoobtém-se um precipitado branco de sulfato de 
cálcio e compostos que contém o elemento confere uma coloração vermelho 
amarelada para a chama do bunsen. 
Camadas Eletrônicas 
Todo átomo é constituído de um núcleo, onde estão localizados os prótons e 
nêutrons, os primeiros tem partículas de carga positiva, e os segundos carga 
neutra. A eletrosfera, que formada pelos elétrons tem carga negativa e os 
elétrons ficam girando ao redor do núcleo. 
Cada elétron, é distribuído na eletrosfera em camadas diferentes, alguns ficam 
mais próximos do núcleo, outros mais afastados. Teoricamente, existem várias 
camadas em um átomo, mas observou-se através de experimentos apenas sete 
camadas, que são simbolizadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q. 
A primeira camada se inicia com a letra K, a camada mais perto do núcleo. As 
camadas podem ser chamadas de níveis energéticos e devem ser identificadas 
dos números de 1 a 7. Sendo 1, o nível perto do núcleo e o 7, o mais distante. 
Cada nível possui um número máximo de elétrons. Veja: 
• K - 1 nível – até 2 elétrons; 
• L - 2 nível – até 8 elétrons; 
• M - 3 nível – até 18 elétrons; 
• N - 4 nível – até 32 elétrons; 
• O - 5 nível – até 32 elétrons; 
• P - 6 nível – até 18 elétrons; 
• Q - 7 nível – até 8 elétrons. 
Os elétrons próximos do núcleo, são muito atraídos por ele, tendo pouca energia 
potencial. Já os elétrons mais afastados, são mais livres e pouco atraídos pelo 
núcleo, tendo uma energia potencial maior. 
Níveis Energéticos 
Os níveis são mais energéticos quando eles estão mais longe do núcleo. Assim, 
a quantidade de níveis que um átomo possui irá depender da quantidade de 
elétrons existentes. O hidrogênio possui apenas um elétron e portanto, tem 
 
 
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apenas um nível. Já o urânio possui 92 elétrons distribuídos nos 7 níveis 
energéticos. 
Subníveis Energéticos 
Dentro dos níveis energéticos existem os subníveis, que constituem a 
quantidade de energia presente em cada elétron. Esses subníveis são 
representados pelas letras s, p, d, f, e cada um apresenta um número 
correspondente a energia do elétron. Esses números são chamados de números 
quânticos azimutais ou secundários que são 0, 1, 2 e 3. Assim como no nível, o 
subnível possui um número máximo de elétrons. Veja: 
• 0 subnível – até2 elétrons; 
• 1 subnível – até 6 elétrons; 
• 2 subnível – até 10 elétrons; 
• 3 subnível – até 14 elétrons. 
Diagrama de Pauling 
Linus Pauling, um químico norte-americano que criou um diagrama para fazer 
a contagem dos elétrons dos átomos na ordem crescente de energia. Sabe-se 
que os elétrons ficam orbitando ao redor do número e assim, existem 7 camadas 
eletrônicas compostas pelas letras K, L, M, N, O, P, Q ou 1,2,3,4,5,6,7 níveis de 
energia. Quanto mais afastado do núcleo, maior será a energia dos elétrons. 
Cada nível comporta um determinado número de elétrons. 
Em cada camada os elétrons se distribuem em subcamadas ou subníveis de 
energia representados pelas letras s, p, d, f. Assim, como o nível, cada subnível 
comporta um determinado número de elétrons. 
Na prática, para utilizar esse diagrama, será apresentada a distribuição 
eletrônica do cálcio (Z=20), com 20 elétrons: 
K - 1s2 
L - 2s2 2p6 
M - 3s2 3p6 
 N - 4s2 
 
 
 
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Cada elétron de um átomo é caracterizado por quatro números quânticos, 
que são: principal (n), secundário ou azimutal (l), magnético (m ou ml) e spin 
(s ou mS). 
Num mesmo átomo não existem dois elétrons com os mesmos números 
quânticos. 
Número quântico principal. O principal (n) indica o nível de energia ou 
camada do elétron: 
 
Já o número quântico secundário indica o subnível em que o elétron está: 
 
Agora, o número quântico magnético indica a orientação dos orbitais (região 
de máxima probabilidade de se encontrar o elétron no átomo) no espaço. Os 
seus valores podem variar de -? a + ?. 
Como determinar esse número quântico, temos de realizar uma 
representação gráfica dos elétrons em orbitais. Isso é feito geralmente 
indicando um orbital por um quadrado. Por exemplo, o subnível s só possui 
um orbital, pois ele tem só uma forma em relação a qualquer orientação 
espacial, que é esférica. 
 
 
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Lembre-se de que cada orbital comporta no máximo dois elétrons e que cada 
elétron é indicado por uma seta: 
 
Ao preencher esses orbitais, deve-se seguir a Regra de Hund, que diz que 
isso deve ser feito de modo que tenhamos o maior número possível de 
elétrons desemparelhados, isto é, isolados. Isso significa que preenchemos 
todas as setas para cima e só depois voltamos preenchendo com as setas 
para baixo (ou o contrário, dependendo da forma adotada). 
O subnível p possui três orientações espaciais, pois, conforme mostrado 
abaixo, ele é um duplo ovoide: 
 
O subnível d possui cinco orientações espaciais e o f possui sete: 
 
 
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Até o momento, temos: 
 
Enfim, o número quântico do spin mostra o sentido da rotação do elétron. 
Dois elétrons num mesmo orbital não se repelem porque cada elétron gira ao 
redor de seu próprio eixo no sentido horário ou anti-horário. Dois elétrons no 
orbital giram em sentidos opostos, anulando o magnetismo um do outro e 
proporcionando um sistema mais estável. Assim, em função dos sentidos de 
rotação para os elétrons, são conhecidos dois valores para o spin: 
s= +1/2 e -1/2 
Vejamos o exemplo do cálcio: 
Olha primeiro faz-se a distribuição eletrônica do Ca: 
 
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 
 
pegando os eletros de valência que são 4s2 temos na orbital s dois eletros um 
com a orientação de spin +1/2 e o outro com -1/2 logo pegando aquele virando 
 
 
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para cima com a orientação +1/2 temos os seguintes números quânticos: 
n = 4 
l = 0 
m = 0 
s = +1/2. 
 
Então para o segundo eletro que tem a orientação -1/2, lembre-se que este é o 
eletro de diferenciação, o eletro que indica o número atômico do elemento logo 
os seus números quânticos serão: 
n = 4 
l = 0 
m = 0 
s = -1/2. 
 
Lembre-se que: 
n = representa o nível ou o período do elemento que neste caso é 4. 
l = indica o subnível, mas representa-se por números, e para s = 0, p = 1, d= 2 
e f = 3 uma vez que o subnível do n=4 é s o l = 0. 
o m indica o número quântico magnético, isto é a localização correta dos 
eletros em causa tendo em conta as orbitais, logo sabe-se que o m = 0 é 
porque temos apenas o subnível s. 
 
O sentido da seta indicará o spin, que é adotado por convenção. Por exemplo, 
para o primeiro elétron de um orbital pode-se convencionar que sua 
identificação começará com todas as setas para cima e que as setas para 
cima irão indicar o spin -1/2. Assim, as setas para baixo irão indicar o spin 
igual a +1/2. Mas o contrário também pode ser adotado. 
 
 
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 5.0 Estrutura Atômica 
A estrutura atômica é composta por três partículas fundamentais: prótons 
(com carga positiva), nêutrons (partículas neutras) e elétrons (com carga 
negativa). 
Toda matéria é formada de átomo sendo que cada elemento químico possui 
átomos diferentes. 
A eletricidade chega às nossas casas através de fios e da movimentação de 
partículas negativas que fazem parte dos elétrons, que circulam pelos fios. 
 
No núcleo de um átomo estão os prótons e os nêutrons e, girando em torno 
desse núcleo, estão os elétrons. 
Cada núcleo de um determinado elemento químico tem o mesmo número de 
prótons. 
Esse número define o número atômico de um elemento e determina sua 
posição na tabela periódica. 
Em alguns casos acontece de um mesmo elemento ter átomos com números 
diferentes. Esses são chamados de isótopos. 
PrótonsO próton é uma partícula fundamental na estrutura atômica. Juntamente com 
os nêutrons, forma todos os núcleos atômicos, exceto para o hidrogênio, onde 
o núcleo é formado de um único próton. 
 
 
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A massa de um átomo é a soma das massas dos prótons e nêutrons. Como a 
massa do elétron é muito pequena (tem cerca de 1/1836,15267377 da massa 
do próton), ela não é considerada. 
A massa do átomo é representada pela letra (A). O que caracteriza um 
elemento é o número de prótons do átomo, conhecido como número atômico 
do elemento. 
É representado pela letra (Z). O número da massa (A) do átomo é formado pela 
soma do número atômico (Z) com o número de nêutrons (N), ou seja, A = Z + 
N. 
Nêutrons 
O nêutron são partículas neutras que fazem parte da estrutura atômica dos 
átomos, juntamente com os prótons. Ele tem massa, mas não tem carga. 
A massa é muito parecida com a do próton. O nêutron se localiza na porção 
central do átomo (núcleo). 
Para se calcular a quantidade de nêutron que um átomo possui basta fazer a 
subtração entre o número de massa (A) e o número eletrônico (Z). 
Elétrons 
O elétron é uma partícula subatômica que circunda o núcleo atômico, sendo 
responsável pela criação de campos magnéticos elétricos. 
Um próton na presença de outro próton se repele, o mesmo ocorre com os 
elétrons, mas entre um próton e um elétron existe uma força de atração. Dessa 
maneira atribui-se ao próton e ao elétron uma propriedade física denominada 
carga elétrica. 
Os elétrons dos átomos giram em órbitas específicas e de níveis energéticos 
bem definidos. Sempre que um elétron muda de órbita, um pacote de energia 
seria emitido ou absorvido. 
Essa teoria envolve conhecimentos da mecânica quântica e estes pacotes de 
energia são chamados quantum. 
 
 
 
 
 
 
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 6.0 Conclusão 
 
Tudo o que está em nossa volta no mundo físico é feito de substâncias 
químicas. A terra em que pisamos, o ar que respiramos, os alimentos que 
ingerimos, os veículos que dirigimos, as casas onde moramos, todos contêm 
substâncias químicas. Os organismos vivos, como por exemplo, os seres 
humanos, os animais e as plantas, também são constituídos por químicos. 
Alguns deles, com os quais temos contato em nossa vida diária, são produzidos 
pelo homem. Estão nos medicamentos, cosméticos, em nossas casas, nos 
escritórios, como produtos de limpeza e assim sucessivamente. Entretanto, 
muitas substâncias químicas às quais estamos expostos diariamente, se 
apresentam de forma natural e se encontram em nossos alimentos, na água e 
no ar. Estão em quantidade bem maior do que as produzidas pelo homem. Os 
químicos produzidos pelo homem, assim como os químicos naturais, podem 
causar efeitos prejudiciais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 7.0 Referências 
 
Disponível em: 
http://elementos-quimicos.info/ 
http://meninasdaquimica.blogspot.com.br/2009/06/distribuicao-eletronica-
como-funciona.html 
http://elementos-quimicos.info/tabela-periodica/distribuicao-
eletronica.html 
http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/calcio/