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1 Universidade Federal do Maranhão Campus VII – Cidade de Codó Curso de licenciatura em Ciências Naturais Docente: Profa Dra Clara Virgínia Marques clarabrasil54@bol.com.br QUIMICA GERAL E INORGÂNICA Codó Setembro - 2017 2 O que vamos abordar? ❖História da Ciência Química ❖Matéria ❖Modelos Atômicos ❖Moléculas e Íons ❖Número de Massa e Massas Atômicas ❖Mol ❖Ligações Químicas ❖Tabela Periódica ❖Funções Inorgânicas ❖PECC 3 HISTÓRIA DAS CIÊNCIAS: QUÍMICA Senso Comum x Senso Científico ➢ Segundo antropólogos, com o princípio de todas as ciências começa a partir do reconhecimento homem na Terra. ➢ A descoberta do fogo teve uma grande importância – marco das descobertas (homem pode cozinhar seus alimentos e obtinha uma fonte de luz para aquecer e se proteger dos animais selvagens) ➢ Desde os primeiros tempos, a humanidade estudou os materiais que nos rodeiam. Quase sempre, visando o seu aproveitamento, quer para o bem-estar das populações quer para atividades bélicas. Algumas vezes, sem aparente finalidade imediata. 4 HISTÓRIA DA QUÍMICA ➢ Percepções dos diferentes tipos de matéria e de atividades de transformação da matéria. ▪ Por volta do ano 1000 a. C. obteve-se o mercúrio dos minérios (na percepção de tipos de solos que existiam) e a percepção que ele apresentava vários metais, formando amálgamas. Um dos principais empregos das amálgamas naquela época era a aplicação de ouro sobre superfícies de bronze ou prata, técnica conhecida como douração. ▪ A partir do ano 700 a. C. desenvolveu-se a cunhagem de moedas, que auxiliaram na organização das sociedades e no intercâmbio entre os povos da época. ▪ Desenvolveu-se as técnicas da salga e de defumação de carnes, que permitiu conservá-las por longos períodos de tempo, e a utilização dos produtos gasosos da queima de enxofre como desinfetante. 5 HISTÓRIA DA QUÍMICA ▪ A descoberta da fermentação permitiu a produção cerveja (6000 a. C.) e de outras bebidas como por exemplo: de vinhos de tâmara e de uva (4000 a. C.) e de vinagre. ▪ A conservação de peles utilizando compostos vegetais era uma herança da pré-história. ▪ A tinturaria também já era conhecida a muito e o emprego de corantes minerais como cosméticos já era prática comum dos egípcios. ▪ A mumificação de cadáveres era uma técnica utilizada comumente no Egito, bem como a destilação e extração de produtos naturais a partir de plantas. ▪ Os egípcios também conheciam o gesso e dominavam a produção de vidro colorido desde o século XIV a.C. 6 HISTÓRIA DA QUÍMICA ➢ Duas correntes de pensamento sobre a CONSTITUIÇÃO DA MATÉRIA nas primeiras impressões sobre os estudos que se dividiam desde os primórdios, difundidas principalmente gregos. o A primeira teoria - teoria dos elementos - propunha que a matéria seria divisível até o infinito e que as substâncias eram formadas pela combinação dos quatro elementos fundamentais - terra, fogo, água, ar - e, além dos quatro elementos, existiam as qualidades de quente, seco, frio e úmido. Cada par de qualidades definiriam um elemento. Para se transmutar um elemento em outro seria necessário operar sobre uma das qualidades do par. 7 HISTÓRIA DA QUÍMICA o A segunda teoria foi chamada TEORIA ATÔMICA que explicava a matéria como algo divisível até um determinado ponto e a partir deste ponto seria indivisível. Esta dimensão indivisíveis seria denominado de “átomo” e as substâncias seriam formadas pela combinação dos átomos. Dessa forma, uma substância sólida é dura pois seus átomos estariam muito entrelaçados e presos por ganchos e uma substância líquida seria mole porque seus átomos seriam lisos e redondos. 8 HISTÓRIA DA QUÍMICA ▪ Para o filósofo grego ARISTÓTELES (384 a 322 a.C.) as substâncias eram formadas por quatro elementos: TERRA, FOGO, ÁGUA E AR ➢ Mas ao mesmo tempo, acreditava na existência de uma partícula fundamental, o átomo (NÃO DIVISÍVEL ou INDIVISÍVEL). ➢ Estes QUATRO ELEMENTOS, quando misturados em várias proporções, originavam as diversas substâncias e, inversamente podiam ser decompostas nos quatro componentes. Cada elemento parecia possuir uma qualidade comum a outro, o que levava a concluir que ou quatro elementos eram em principio, inconvertíveis. Apresentavam as propriedades como “seco”, “úmido”, “quente” e o frio”. 9 HISTÓRIA DA QUÍMICA Demócrito (468-370 a.C.) defendia esta teoria e pensava que os átomos de substâncias diferentes deveriam ser diferentes: por exemplo os átomos das substâncias que “picam” na língua deveriam ser pontiagudos, e os das substâncias “doces” deveriam ser redondos. Mas a Idade Média foi uma época em que o homem tinha seu espírito muito preocupado com a salvação e a divindade. A teoria atômica, por ser uma teoria materialista, não teve sucesso. Só no período da Renascença, quando o homem volta a ter um pensamento mais humanista, é que as concepções atômicas são valorizadas. 10 HISTÓRIA DA QUÍMICA Surgiu em cerca 300 d.C. em Alexandria, no Egito, vigorou até cerca de 1400 d.C., inclusive em parte da Europa. ❖ SURGIMENTO DA ALQUIMIA Eles não tinham a intenção de INVESTIGAR OU PESQUISAR, mas de buscar a revelação da Pedra Filosofal, que transformaria metais em ouro, e do Elixir da Longa Vida que curaria todas as doenças e daria a vida eterna. ❖DESCOBERTAS PONTUAIS Os alquimistas eram pessoas com grandes conhecimentos práticos de metalurgia, química e astronomia e que buscavam nas teorias gregas as explicações para a transformação da matéria. 11 HISTÓRIA DA QUÍMICA Nessa busca por suas revelações, eles desenvolveram e melhoraram várias técnicas muito utilizadas até hoje, como PRODUÇÃO E FUSÃO de LIGAS METÁLICAS, DESTILAÇÃO, SUBLIMAÇÃO, CALCINAÇÃO, DISSOLUÇÃO, FILTRAÇÃO E CRISTALIZAÇÃO. NESSA ÉPOCA FOI INVENTADO POR UMA ALQUIMISTA, MARIA DE ALEXANDRIA, O “BANHO-MARIA”. Entre as principais substâncias descobertas pelos alquimistas estão a potassa (KOH), cloreto de amônio, óxido de zinco e sulfatos de vários metais. Eles também preparavam o ácido sulfúrico, ácido clorídrico, ácido nítrico, água régia e etanol. Os alquimistas faziam geralmente ensaios por via seca, o que calcinava as amostras, de modo que somente a parte inorgânica das substâncias era trabalhada. 12 HISTÓRIA DA QUIMICA ➢ Desde a Antiguidade, alguns elementos já eram conhecidos pelo homem, como o carbono, ferro, enxofre, ouro, prata, cobre, mercúrio, estanho. ➢ Algum tempo depois foram descobertos os elementos: arsênio, antimônio, bismuto, zinco, cobalto e fósforo. ➢ A partir do século XVI foram descobertos vários outros elementos como a platina, zinco, níquel, nitrogênio, flúor e hidrogênio. ESBOÇO DAS PRIMEIRAS NECESSIDADES DE ORIGANIZAÇÕES DE ESTUDOS E DESCOBERTAS. 13 HISTÓRIA DA QUÍMICA ➢ Por volta de 1770 foram descobertos cloro, manganês, molibdênio, telúrio e tunsgtênio. Mais tarde descobriram o urânio, zircônio, estrôncio, titânio, crômio. ➢ Por volta de 1800 foram descobertos o cério, ródio, paládio, ósmio, irídio e magnésio. ➢ Humphy Davy descobriu entre 1807 e 1808, outros tantos elementos, como o sódio, potássio, cálcio, e bário. Neste mesmo século, foram descobertos por outros elementos como o iodo, lítio, cádmio, selênio, silício, alumínio, bromo, tório, berílio, vanádio. ➢ Mosander em 1839 descobriu o lantânio. Em 1843, o térbio e o érbio. Através da espectroscopia (técnica laboratorial) foram descobertos por Bunsen o césio e o rubídio em 1860, e também o tálio, índio, hélio e boro. 14 HISTÓRIA DA QUÍMICA ▪ A química, começou a tomar forma de ciência entre os séculos XVI e XVII. Nesta época, se começou aestudar o comportamento e as propriedades dos gases, se estabelecendo técnicas de medição. ▪ Por volta do século XVIII a química adquiriu definitivamente as características de uma ciência experimental. ▪ Foram criados métodos de medição cuidadosos, os quais permitiram um melhor conhecimento de alguns fenômenos, como o da combustão da matéria, descobrindo Antoine Lavoisier o oxigênio e assentando finalmente os pilares fundamentais da química moderna. 1 5 ➢Focos de Interesse da Química Propriedades Constituição Transformações SUBSTÂNCIAS E MATERIAIS MORTIMER, MACHADO, ROMANELLE, 2000. TRATO ABSTRATO QUÍMICA PARA CIDADANIA Investigações, análises, interpretações e discussões 16 MATÉRIA Que MASSA é essa? ❖É formada(composta) de quê? ❖Como se comporta? ❖Quais são suas propriedades? ❖Por que tem cores diferentes? ❖Porque tem superfícies diferentes? CONCEITO CLÁSSICO: Tudo que tem MASSA e ocupa lugar no espaço” ▪ Foi apenas no sec.XVII, há cerca de 350 anos que se começou a ter ideia mais precisa dos fenômenos que envolvem a matéria. 17 MASSA x INÉRCIA Inércia – é a resistência de um objeto a um esforço realizado para modificar o seu estado de movimento. “Um objeto em repouso tende a permanecer em repouso, e um objeto em movimento tende a permanecer em movimento na mesma velocidade e na mesma direção” (1ª Lei do Movimento de Newton). MASSA PODE SER DETERMINADA PELA INÉRCIA MAIS MASSA MAIOR QUANTIDADE DE MATÉRIA MAIOR INÉRCIA MAS ESSA MASSA É FORMADA DE QUÊ? 18 COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA Matéria composta de partículas extremamente pequenas. ÁTOMOS – MOLÉCULAS - ÍONS CH4 ❖ÁTOMO: é a menor partícula de um elemento que retém as propriedades características deste elemento (TABELA PERIÓDICA*). ❖MOLÉCULAS: conjunto ou junção de átomos iguais ou diferentes, através das LIGAÇÕES QUÍMICAS*. ❖ÍONS: depende de acontecimento entre as partículas subatômicas. SUBSTÂNCIAS 19 Classificação da Substâncias ❖Pura Simples: formada por moléculas quimicamente iguais. Ex: O2 ❖Pura composta: Formada por moléculas quimicamente diferentes: Ex: H2O SUBSTÂNCIAS PURAS MISTURAS ❖ Combinação ou conjunto de duas ou mais substâncias puras •Homogênea: não forma fases.Ex: água e sal •Heterogênea: forma fases. Ex: água e óleo (bifásica, trifásica, polifásica) 20 PROPRIEDADES DA MATÉRIA PROPRIEDADES FÍSICAS PROPRIEDADES QUÍMICAS PROPRIEDADE UTILIZAÇÃO DE PROPRIEDADES PARA DIFERENCIAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS Cor As substânicas são coloridas ou incolores? Estado da matéria É um sólido, um líquido ou um gás? Ponto de Fusão A que temperatura o sólido se funde? Ponto de Ebulição A que temperatura o líquido ferve? Maleabilidade Qual é a facilidade de se deformar um sólido? Viscosidade Com que facilidade um líquido escoa? Solubilidade Que massa pode ser dissolvida em determinado volume de solvente? Mudança de identidade de uma substância: INTERAÇÃO QUÍMICA A + B C + D reagentes produtos 21 Microestrutura da Matéria: Modelos Atômicos MODELO DE DALTON A TEORIA ATOMÍSTICA começou a ser edificada por volta do quinto século antes de Cristo pelos filósofos gregos Leucipo e Demócrito Para explicar as leis ponderais da Química, Dalton propôs em 1803 uma hipótese atômica apresentada no livro "A new system of chemical philosophy“: Toda matéria é constituída por partículas fundamentais -“os átomos” .O átomo é permanentemente indivisível e não pode ser criado nem destruído; Existem vários tipos de átomos (elementos químicos); Átomos de elementos diferentes têm características diferentes, e átomos de mesmo elemento têm características iguais. Os átomos têm a capacidade de se "juntar" (ligar) e formar "átomos compostos" . As transformações químicas são separações, combinações e rearranjo entre os átomos. 22 Microestrutura da Matéria: Modelos Atômicos Após os trabalhos de Faraday e Stoney foi grande a procura da carga elementar, isto é, da menor carga que poderia ser transportada na eletrólise. Em 1887 Joseph John Thomson no Cavendish Laboratory, em Cambridge, confirmou a existência do elétron utilizando um tubo de raios catódicos (tubo de Crookes) e determinou a relação entre a carga e a massa desta partícula. Após o ano de 1834, a interpretação das leis da eletrólise de Michael Faraday permitiu que se concluísse que os átomos transportavam carga elétrica. Esta carga elétrica foi denominada por Stoney Electron, nome grego dado ao âmbar amarelo; pois este, quando friccionado, tem a propriedade de atrair corpos leves, o que conduziu à descoberta de efeitos eletrostáticos. 23 Microestrutura da Matéria: Modelos Atômicos J.J. Thomson dividiu com Lorentz a honra de haver iniciado o estudo do elétron, tendo recebido o Prêmio Nobel em 1906, pois provou que o elétron tem massa. Assim descreve ele sua descoberta: MODELO DE THOMSON Esférico; Maciço positivamente incrustada de elétrons; Divisível e destrutível; Homogêneo; Wilhelm Roentgen (1845-1923), cientista alemão, fazendo experiências com raios catódicos descobriu acidentalmente em 1895 um tipo de radiação que atravessa corpos opacos, apesar de ser em parte por eles absorvida. Como era de natureza desconhecida, foi denominada de radiação X, ou Raios X. 24 Microestrutura da Matéria: Modelos Atômicos Henri Becquerel (1852-1908), intensificou seus estudos sobre materiais fosforescentes e fluorescentes. No mesmo ano de 1896 Becquerel estabeleceu a partir de seus trabalhos que os sais de urânio emitiam radiação análoga às do raio X e que impressionavam chapas fotográficas. A DESCOBERTA DA RADIOATIVIDADE As radiações de Becquerel foram estudadas também por Kelvin, Smoluchwski, Elster, Geitel, Schmidt e o célebre casal Curie (Pierre Curie [1859-1906] e Marie Slodowska Curie [1867-1934] ). 25 Microestrutura da Matéria: Modelos Atômicos Em 1898 Madame Curie, em Paris, descobriu, ao mesmo tempo que Schmidt na Alemanha, que entre os elementos conhecidos, o tório apresentava características radioativas semelhantes às do urânio. Ajudados por Bemont, separaram quimicamente vários elementos radioativos e descobriram, em 18 de julho de 1898, o polônio, nome dado em homenagem à pátria de Maria Slodowska Curie. O rádio foi descoberto por Madame Curie em 1910: para extrair um grama de elemento, teve que tratar aproximadamente 10 toneladas do mineral. Além das radiações de Becquerel (radiações gama) foram descobertas também neste início de século as radioatividades alfa e beta. 26 Microestrutura da Matéria: Modelos Atômicos Ernest Rutherford (1871 - 1937) foi premiado com o Prêmio Nobel da Química em 1908 pelas suas investigações sobre a desintegração dos elementos e a química das substâncias radioativas. MODELO DE RUTHERFORD Dirigiu o Laboratório Cavendish desde 1919 até à sua morte. Pode dizer-se que Rutherford foi o fundador da Física Nuclear. Distinguiu os raios alfa e beta e Experiências com as partículas alfa que puderam explicar o seu modelo proposto - INTRODUZIU O CONCEITO DE NÚCLEO ATÔMICO. 27 Microestrutura da Matéria: Modelos Atômicos ▪ O átomo tem uma parte central, densa, pequena e positiva, o núcleo (prótons), ao redor deste, sem "guardar posição", giram os elétrons (a eletrosfera) pelos espaços vazios; ▪ E. Rutherford encerrou o princípio da homogeneidade; O modelo atômico dele se baseava em órbitas eletrônicas, isto é, comparáveis à um sistema planetário: Rutherford chegou à conclusão que a maior parte do átomo se encontra vazia, estando praticamente a totalidade de sua massa no núcleo, este sendo em tornode 10.000 vezes menor que o átomo. 28 Microestrutura da Matéria: Modelos Atômicos MODELO DE N. BOHR Bohr usando a Física quântica que nascia na época (Planck, Eisten) - modelo atômico que unificava a teoria atômica de Rutherford e a teoria da mecânica quântica de Max Planck. Explica o comportamento de partículas de massa desprezível como os elétrons, provou que estes giram ao redor do núcleo em órbitas estacionárias (de energia constante), portanto não perdem nem ganham energia, com isso não param e se distribuem pela eletrosfera em níveis ou camadas energéticas, ou seja: 29 Microestrutura da Matéria: Modelos Atômicos • Sua teoria consistia que ao girar em torno de um núcleo central, os elétrons deveriam girar em órbitas específicas com níveis energéticos bem definidos. Que poderia haver a emissão ou absorção de pacotes discretos de energia ao mudar de órbita. • Realizando estudos nos elementos químicos com mais de dois elétrons, concluiu que se tratava de uma organização bem definida em camadas. Descobriu ainda que as propriedades químicas dos elementos eram determinadas pela camada mais externa. • Bohr enunciou o princípio da complementaridade, segundo o qual um fenômeno físico deve ser observado a partir de dois pontos de vista diferentes e não excludentes. Observou que existiam paradoxos onde poderia haver o comportamento de onda e de partícula dos elétrons, dependendo do ponto de vista. 30 Microestrutura da Matéria: Modelos Atômicos Essa teoria acabou por se transformar na hipótese proposta por Louis Broglie (Louis Victor Pierre Raymond, sétimo duque de Broglie) onde todo corpúsculo atômico pode comportar-se de duas formas, como ONDA E COMO PARTÍCULA. PRINCÍPIO DA INCERTEZA (Heisenberg, em 1925) A ideia de órbita eletrônica acabou por ficar desconexa, sendo substituída pelo conceito de probabilidade de se encontrar num instante qualquer um dado elétron numa determinada região do espaço. INÍCIO DA MECÂNCIA ONDULATÓRIA 31 ❖ Principios da Química Moderna ▪ Os elétrons possuem carga negativa, massa muito pequena e que se movem em órbitas ao redor do núcleo atômico. ▪ O núcleo atômico é situado no centro do átomo e constituído por prótons que são partículas de carga positiva, cuja massa é aproximadamente 1.837 vezes superior a massa do elétron, e por nêutrons, partículas sem carga e com massa ligeiramente superior à dos prótons. ▪ O átomo é eletricamente neutro, por possuir números iguais de elétrons e prótons. ▪ O número de prótons no átomo se chama número atômico, este valor é utilizado para estabelecer o lugar de um determinado elemento na tabela periódica. ▪ A tabela periódica é uma ordenação sistemática dos elementos químicos conhecidos. 32 Principios da Química Moderna ▪ Cada elemento se caracteriza por possuir um número de elétrons que se distribuem nos diferentes níveis de energia do átomo correspondente. ▪ Os níveis energéticos ou camadas, são denominados pelos símbolos: K, L, M, N, O, P e Q. ▪ Cada camada possui uma quantidade fixa de elétrons. A camada mais próxima do núcleo K, comporta somente dois elétrons; a camada L, imediatamente posterior, oito, e assim sucessivamente. ▪ Os elétrons da última camada (mais afastados do núcleo) são responsáveis pelo comportamento químico do elemento, por isso são denominados elétrons de valência. ▪ O deslocamento dos elétrons provoca uma corrente elétrica, que dá origem a todos os fenômenos relacionados à eletricidade e ao magnetismo. 33 Principios da Química Moderna ▪ O deslocamento dos elétrons provoca uma corrente elétrica, que dá origem aos fenômenos que envolvem os átomos. ▪ As forças de interação nuclear divididas em forte e fraca - são responsáveis pelo comportamento do átomo quase em sua totalidade. ▪ As propriedades físico-químicas de um determinado elemento são predominantemente dadas pela sua configuração eletrônica, principalmente pela estrutura da última camada, ou camada de valência. ▪ As propriedades que são atribuídas aos elementos na tabela, se repetem ciclicamente, por isso se denominou como tabela periódica dos elementos. Representação do Trato Químico ❖ Como se representa a linguagem química? ÁTOMOS MOLÉCULAS REAÇÃO QUÍMICA ÍONS SUBSTÂNCIAS COMPOSTOS EQUAÇÃO QUÍMICA ELEMENTOS QUÍMICOS TABELA PERIÓDICA FÓRMULAS QUÍMICA 35 SIMBOLOGIA: linguagem específica ❖ Organização dos Elementos Químicos SÍMBOLOS QUÍMICOS: Identificação dos elementos ❖ Compostos: Fórmulas Químicas SIMBOLOGIA: linguagem química CH3COOHCH4NaOH NaCl 37 ESTRUTURA ATÔMICA MODERNA Prótons : eletricamente positivos Nêutrons: eletricamente neutros Elétrons: eletricamente negativos NÚCLEO ELETROSFERA • Quantidade de nêutrons: evidenciado experimental em 1932 (J. Chadwick). É um partícula tem massa ligeiramente maior do que a massa do próton. Partículas Fundamentais do Átomo: 38 Formação de ÍONS • As quantidades das partículas (prótons e elétrons) são iguais – átomo eletricamente neutro. ▪ Átomo eletricamente carregado: ÍONS ❖ O átomo pode perder elétrons, carregando-se positivamente, é chamado de íon positivo (cátion). ❖ Ao receber elétrons, o átomo se torna negativo, sendo chamado íon negativo (ânion). Na+1 Cl-1 39 NÚMERO ATÔMICO e MASSA ATÔMICA ❖ NÚMERO ATÔMICO Todos os átomos do mesmo elemento tem o mesmo número de prótons no seu núcleo. Portanto, tem o mesmo número atômico! Z 63,5Cu29 Símbolo do elemento Número Atômico Peso atômico Elemento Símbolo Nº Atômico Hidrogênio H 1,01 Oxigênio O 16,00 Sódio Na 22,99 Césio Cs 132,91 40 Número de Massa e Massa Atômica Qual a massa atômica de um elemento? Massa atômica= é a massa média de seus átomos Experimentos minuciosos: MASSAS ATÔMICAS RELATIVAS u.m.a = 1/12 avos do átomo mais comum do carbono. Padrão: Átomo do Carbono: 12C 6 ❖Número de Massa de um Átomo A= número de prótons + número de nêutrons Ex: Átomo do Sódio Na p= 11 n= 12 ISÓTOPOS e = 1/2.000 vezes (p e n) 41 Massas Atômicas a partir de experimentos ❖Determinação experimental da Massa Atômica. A partir da determinação dos ISÓTOPOS mais abundantes. Fórmula matemática: ISÓTOPOS, ISÓBAROS, ISÓTONOS 42 Massas Moleculares ou Pesos Moleculares ❖ Soma das massas de seus átomos componentes H2O 18 u.m.a NaOH 40u.m.a Agora é sua vez: Exercício: Parathion é um composto Tóxico que tem sido usado como inseticida. Sua Fórmula molecular é C10H14O5NSP. Qual a massa molecular do Parathion? ( massas atômicas: C=12u; H=1u; O=16u; N=14u; S=32u; P=31u). Com a finalidade de interpretar as leis volumétricas de Gay-Lussac (1805-1908), Amadeu Avogadro, Conde de Quaregna e Cerreto, professor de Física em Turim, expôs em 1811 a hipótese da existência de MOLÉCULAS que constituem um agrupamento de átomos. SIMBOLOGIA: linguagem química ➢FÓRMULA MOLECULAR ➢FÓRMULA EMPÍRICA ➢FÓRMULA ESTRUTURAL AÇÚCAR C11H22O11 CH2O 44 Conceito de MOL PACOTES MONTE Número de Avogadro 6, 02 x 1023 átomos 1 mol de atómos de Oxigênio 6,02 x 1023 átomos 16g 1 mol de QUALQUER ÁTOMO 6, 02 x 1023 átomos PA 1 mol de QUALQUER MOLÉCULA 6, 02 x 1023 moléculas PM 1 mol 6,02x1023 partículas 45 SISTEMA SI SI – Sistema Internacional de Unidades GRANDEZA NOME DA UNIDADE ABREVIATURA Massa Quilograma Kg Comprimento Metro m Volume Metro cúbico m3 Temperatura Kelvin K Tudo o que existe no universo e que pode ser medido é chamado de GRANDEZA FÍSICA ou simplesmente GRANDEZA, e os valores devem ser expressos em unidades.46 ESTUDO DA TABELA PERIÓDICA 2ª UNIDADE 47 TABELA PERIÓDICA DOS ELEMENTOS COLECIONAR: ATO DE UNIR, JUNTAR. O QUE É CLASSIFICAR ? PORQUE CLASSIFICAR? Capacidade de aquisição de novos conhecimentos com a conseqüente elaboração e expressão dos mesmos; Envolve raciocínio, criação, imaginação, pesquisa, estudo, observação, análise, síntese e PODE GERAR classificação. POR QUE COLECIONAR NA CIÊNCIA QUÍMICA? 48 O que é CLASSIFICAÇÃO? o Definir diferentes classes ou categorias para enquadrar elementos de um conjunto. o Determinar a classe ou grupo a que pertence; o Separar, ordenar ou distribuir por classes segundo um critério. CRITÉRIOS INTERNACIONAIS PARA CLASSIFICAR COLEÇÃO ✓Anos ✓Países ✓Épocas ✓Materiais ✓Reinados ✓Formatos ✓ComemoraçõesMOEDAS GUITARRAS 49 “Colecionar” Elementos Químicos Pirolusita: óxido de manganêsBauxita: hidróxido de alumínio •A maioria dos elementos químicos está dispersa na natureza na forma composta. ➢1.800: Pouco mais de 30 elementos conhecidos. Propriedades Comportamentos QUAIS POSSIBILIDADES DE CLASSIFICAÇÃO PARA OS ELEMNTOS QÍMICOS? ➢1.865: Mais de 60 elementos conhecidos. 50 Evolução Histórica da ORGANIZAÇÃO dos Elementos o Até o final do século XVIII, apenas 33 elementos químicos tinham sido descobertos; o Durante o século XIX, este número triplicou – devido o grande desenvolvimento industrial e tecnológico. o O grande número de elementos levou a uma necessidade de agrupá-los de acordo com critérios a serem decididos – várias tentativas foram feitas até se chegar no modelo cientificamente aceito. 51 PRECURSSORES DA CLASSIFICAÇÃO QUÍMICA As idéias centrais que fundamentaram as primeiras classificações dos elementos químicos nasceram a partir dos conceitos de SUBSTÂNCIAS SIMPLES, MOLÉCULAS E ÁTOMOS (DALTON) iodo bromo cloro Elemento Massa atômica Média Cloro 35,5 Bromo 80 80,83 Iodo 127 Cálcio 40,08 Estrôncio 87,62 88,33 Bário 137,3 Enxofre 32,07 selênio 78,96 79,54 Telúrio 127,6 ❖ Johann Wolfgang Döbereiner proposição em 1817 Tríades de Döbereiner: Relação entre a massa e suas características ❖ Ideias Centrais 52 PRECURSSORES DA CLASSIFICAÇÃO QUÍMICA ➢(1862) Alexandre-Emile-Beguyer de Chancourtois. Hélice telúrica de Chancourtois. Ordenação crescentes de massa atômicas. Proposição em 1862 Em cada volta do parafuso ou da hélice, os elementos possuíam uma diferença de 16 unidades de massa alinhados verticalmente. Ele foi capaz de prever algumas fórmulas de substâncias. Ordenou os elementos até então conhecidos em uma espécie de cilindro, onde estes estavam distribuídos no formato de uma hélice ou de um parafuso. 53 Histórico da Evolução de Classificação ➢(1864) John Alexander Reina Newlands. •Ao se atribuir um número de ordem a cada um dos elementos químicos que estão dispostos segundo suas massas atômicas, algumas analogias poderam ser notadas a cada grupo de oito elementos. H Li Be B C N O 1 2 3 4 5 6 7 F Na Mg Al Si P S 8 9 10 11 12 13 14 Cl K Ca Cr Ti Mn Fe 15 16 17 18 19 20 21 Lei das oitavas de Newsland. Idéia de periodicidade. Proposição em 1864 54 SENTIDO DE PERIODICIDADE PARQUE NACIONAL DOS LENÇÓIS MARANHENSES, MA Calçadão de Copacabana, RJ ➢ Acontecimentos ou situações que se repetem após determinado tempo ou medida. Estruturas Periódicas Ao se organizar os elementos químicos em uma tabela observa-se a presença de comportamentos repetidos em um intervalo de tempo. 55 Lei da Periodicidade “As propriedades das substâncias simples, como também os tipos e as propriedades dos compostos que as originam, são funções periódicas das MASSAS ATÔMICAS dos correspondentes elementos químicos". ➢ Julius Lothar Meyer e Dmitri Ivanovich Mendeleev (1869) SEMELHANÇAS: horizontais, verticais e diagonais ESPAÇOS VAZIOS: elementos ainda não descobertos ➢ H.G.J. Moseley (1913) Seus experimentos puderam estabelecer que a organização dos elementos químicos em ordem crescente de NÚMERO ATÔMICO corrige as inconsistência da tabela de Mendeleev. 56 TABELA PERIÓDICA ATUAL o Elementos dispostos da esquerda para a direita em ordem crescente de número atômico; o O posicionamento de cada elemento é determinado por linhas verticais( COLUNAS) e horizontais; o A linha ou coluna corresponde a uma família ou grupo de elementos químicos (18 linhas no total) que apresentam uma regularidade na variação de propriedades físicas e químicas e a última camada com mesmo número de elétrons.; o Antigamente o sistema periódico apresentava dois tipos diferentes de grupos: o dos elementos representativos e dos metais localizados na região central da tabela periódica (elementos de transição); o Os representativos eram indicados pela letra A ( família 1ª até zero) e hoje correspondem aos grupos 1, 2 e 13 a 18. 57 TABELA PERIÓDICA ATUAL o Os elementos de transição, por sua vez, compunham as famílias representadas pela letra B (família 1B até 8B) que correspondem hoje em dia aos grupos 3 a 12; o Os lantanídeos e os actinídeos são conhecidos como elementos de transição interna e estão abaixo do corpo principal da tabela periódica; o Uma linha horizontal na tabela Periódica indica um período de elementos químicos; o O número de período corresponde ao número de camadas eletrônicas preenchidas para cada átomo. IUPAC – União Internacional de Química pura e Aplicada : É uma organização científica internacional e não governamental. 58 TABELA PERIÓDICA ATUAL ➢~117 elementos ➢18 colunas ➢7 linhas Nº ATÔMICO SÍMBOLO MASSA ATÔMICA NOME 59 Classificação dos Elementos na TP atual o A forma mais simples da classificação da tabela periódica é: SEPARAÇÃO EM METAIS E NÃO METAIS METAIS – são sólidos nas condições ambientais, com exceção do mercúrio (Hg), que é líquido. Eles conduzem bem eletricidade e calor. NÃO-METAIS – são maus condutores de corrente elétrica e calor, exceto o carbono na forma de grafita, que é bom condutor de eletricidade e calor. Hidrogênio , é um não metal, está localizado no grupo 1 devido possuir 1 elétron na sua ultima camada 60 E OS GASES NOBRES? o Os gases Nobres ou raros estão localizados no grupo 18, e até a década 1960 acreditava-se que eram inertes, ou seja, que não eram capazes de se combinar com nenhum outro elemento. o Porém, hoje são conhecidos alguns compostos químicos nos quais os gases nobres participam; o O primeiro composto de gás nobre foi descoberto em 1962. XePtF6 XeF4 Dos mais de cem elementos conhecidos, noventa tem ocorrência na natureza. Os demais são artificiais, ou seja, produzidos pelo ser humano. 61 Propriedades Periódicas e Aperiódicas na TP ❖ Propriedades periódicas são as que apresentam valores que crescem ou decrescem em determinados intervalos de valores atômicos; ❖ Propriedades aperiódicas não há regularidades, ou seja, os valores só crescem ou só diminuem com o aumento do número atômico. As propriedades PERIÓDICAS ➢ Raio atômico - corresponder à metade da distância entre dois núcleos vizinhos de átomos do mesmo elemento químico ligados entre si. Em um grupo o raio atômico tende a aumentar de cima para baixo (sentido em que aumenta também o número de camadas preenchidas da eletrosfera de um átomo). 62 Propriedades Periódicas e Aperiódicas Em um período, o o raio atômico tende a aumentar da direita para a esquerda – isso ocorre porque o número de prótons e elétrons aumenta para a direita. Ou seja, nos grupos o raio atômico tende a aumentar com o aumento do número atômico. Nos períodos, ele tende a aumentar com a diminuição do número atômico. 63 Propriedades Periódicas e Aperiódicas ➢ RAIO IÔNICO - Quando um átomo ganha ou perde elétrons, transforma-se em íons. Nesta transformação, há aumento ou diminuição das dimensões do tamanho do átomo inicial. Cátions: o raio do cátion é menor do que o do respectivo átomo por que a saída de elétrons causa uma diminuição na quantidade deles e, portanto, a repulsão entre eles diminui. Se a repulsão entre os elétrons é menor, eles se aproximam mais, a eletrosfera diminui e o raio também. Ânions: o raio do ânion é maior do que o do respectivo átomo por que a entrada de elétrons causa um aumento na quantidade deles e, portanto, a repulsão entre eles aumenta. Se a repulsão entre os elétrons é maior, eles tendem a se afastar mais, a eletrosfera aumenta e o raio também. 64 Propriedades Periódicas e Aperiódicas ➢ ENERGIA DE IONIZAÇÃO - A maior ou menor facilidade com que o átomo de um elemento químico perde elétrons é importante para determinação de seu comportamento. Um átomo (ou íon) em fase gasoso perde elétrons quando recebe energia suficiente. Essa energia é chamada de ENERGIA (ou POTENCIAL) DE IONIZAÇÃO. VALORES DE EI EM KJ-1 ELEMENTO EI1 EI2 EI3 Na 406 4560 ---- Mg 738 1450 7730 Al 578 1820 2750 Si 786 1580 3230 P 1012 1900 2910 S 1000 2250 3360 Cl 1251 2300 3820 ❖ A primeira energia de ionização cresce de baixo para cima nos grupos e da esquerda para direita nos períodos - cresce com a diminuição do RA. 65 Propriedades Periódicas ➢ AFINIDADE ELETRÔNICA – é a energia liberada quando um átomo (isolado e no estado gasoso) recebe um elétron. X(g) + e- → X(g) + energia ▪ Semelhante à energia de ionização, a afinidade eletrônica cresce com a diminuição do raio atômico. ➢ ELETRONEGATIVIDADE – é uma propriedade que corresponde à capacidade que o átomo de um elemento possui de atrair elétrons da ligação quando combinado com o outro átomo.. ❖ Na tabela Periódica, os valores da eletronegatividade tem a tendência de crescer de baixo para cima nos grupos e da esquerda para direita nos períodos, como na energia de ionização. 66 TABELA PERIÓDICA - IUPAC
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