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Sumário • Matéria e Teoria Atômica • Tabela Periódica dos Elementos • Ligações Químicas • Compostos Iônicos e Moleculares 1 O Estudo da Matéria MATÉRIA é todo o material físico do universo •Três estados: sólido, líquido e gasoso •Os comportamentos físico-químicos da matéria dependem da estrutura dos átomos que a compõem e de como interagem entre si. 2 Figura 1: Diferentes exemplos dos estados da matéria. 3 Fo nt e: P et ru cc i, H ar w oo d an d H er rin g. G en er al C he m is try P rin ci pl es a nd M od er n Ap pl ic at io ns 8 th E d. W in ds or , P re nt ic e- H al l, 20 02 SÓLIDO LÍQUIDO GASOSO O Estudo da Matéria 4 Classificação da Matéria Pode ser reduzida a substância mais simples? Composto Matéria Mistura heterogênea Homogênea É uniforme? Substância pura Mistura homogênea (solução) Tem composição variável? Elemento NÃO SIM NÃO NÃO SIM SIM ➢ Entender a estrutura atômica (evolução dos modelos atômicos) É FUNDAMENTAL ➢ para entender como a mesma influencia nas propriedades da matéria. 5 Matéria e Teoria Atômica 6 • John Dalton (1803): Postulados - Toda matéria é composta por partículas menores (átomos). - Os átomos são indivisíveis, não podem ser criados e nem destruídos – “lei de conservação das massas”. - Todos os átomos de um elemento são idênticos. - Os compostos são formados quando átomos de mais de um elemento se combinam. Modelos atômicos e estrutura atômica 7 • J. J. Thomson (1897) – Descoberta do elétron - O átomo é subdivisível: experimentos (raio catódico) revelaram que o átomo tem partículas carregadas negativamente (elétrons); Figura 2: Esquematização de um tubo de raios catódicos modificado. Fo nt e: B R O W N , T . L ., LE M AY , H . E ., BU R ST EN . B . E ., BU R D G E, J . R . Q uí m ic a um a ci ên ci a ce nt ra l. 9 ed . S ão P au lo , P ea rs on , 2 00 5 - Relação carga/massa do elétron = 1,76.108 C.g-1 O Coulomb (C) é a unidade de carga elétrica no SI. Figura 3: Modelo “pudim de ameixa” do átomo de J. J. Thomson. 8 • Modelo atômico de J.J.Thomson - Sugeriu que o átomo poderia ser uma esfera carregada positivamente na qual alguns elétrons estão incrustados. Fo nt e: B R O W N , T . L ., LE M AY , H . E ., BU R ST EN . B . E ., BU R D G E, J . R . Q uí m ic a um a ci ên ci a ce nt ra l. 9 ed . S ão P au lo , P ea rs on , 2 00 5 • Modelo atômico de Ernest Rutherford • 1914: E. Rutherford demonstrou a existência de uma partícula com massa muito superior a massa do elétron, porém de mesma carga e de sinal oposto. • 1919: Carga positiva no núcleo atômico: descoberta dos prótons (+). • 1932: J. Chadwick descoberta dos nêutrons (partícula nuclear eletricamente neutra). 9 Figura 4: Representação do átomo nuclear. Fo nt e: P et ru cc i, H ar w oo d an d H er rin g. G en er al C he m is try P rin ci pl es a nd M od er n Ap pl ic at io ns 8 th E d. W in ds or , P re nt ic e- H al l, 20 02 Partículas subatômicas: prótons (+), nêutrons e elétrons (-); Carga de um elétron = - 1,602.10-19 C Carga de um próton = + 1,602.10-19 C (1,602.10-19 C → carga eletrônica) 10 Tabela 1 – Comparação entre partículas subatômicas Partículas Carga Prótons Positiva (1+) Nêutrons Nenhuma (neutra) Elétrons Negativa (1-) O átomo nuclear Isótopos São elementos que possuem o mesmo número atômico (Z), porém com massa atômica (A) diferentes (n° neutrons ≠). Exemplos: 11 12C11C 14C13C6 6 66 2H1H 3H1 1 1 37Cl 35Cl17 17 nuclídeos nuclídeos nuclídeos Tabela periódica 12 Figura 5: Classificação dos elementos – Tabela Periódica. h t t p : / / t a b e l a p e r i o d i c a c o m p l e t a . c o m . b r ➢ As colunas na tabela periódica chamam-se grupos (numeradas de 1A a 8A ou de 1 a 18). ➢ As linhas na tabela periódica chamam-se períodos. 13 19 K 39,0983 Número atômico (Z) Símbolo atômico Peso atômico Tabela periódica Alguns dos grupos na tabela periódica recebem nomes especiais e indicam as similaridades entre os membros de um grupo. 14 Tabela 2: Grupos da tabela periódica Grupo Nome Elementos 1A Metais alcalinos Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 2A Metais alcalinos terrosos Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 6A Calcogênios O, S, Se, Te, Po 7A Halogênios F, Cl, Br, I, At 8A Gases nobres He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Tabela periódica Propriedades Periódicas 15 Fi gu ra 6 : P ro pr ie da de s pe rió di ca s do s el em en to s. A posição do elemento revela suas propriedades Figura 7: Níveis e subníveis de energia. 16 Fo nt e: U sb er co , J .; Sa lv ad or , E . Q uí m ic a, 5 ª.e d. re fo rm ., Sã o Pa ul o: Sa ra iv a, 2 00 2, p .6 4- 67• Modelo atômico de Niels Böhr Níveis e subníveis energéticos núcleo Camadas ou níveis Níveis de Energia Nome da Camada n° máximo elétrons 1° K 2 2° L 8 3° M 18 4° N 32 5° O 32 6° P 18 7° Q 8 Subnível s p d f n° máx. de e- 2 6 10 14 Distribuição eletrônica de 26Fe e 26Fe 2+ 26Fe = 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 26Fe 2+ (- 2e-) = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 17 Diagrama de Linus Pauling Transferência de e- → camada mais externa do átomo: CAMADA DE VALÊNCIA Energia crescente: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p < 7s < 5f < 6d Íons e compostos iônicos 18 Átomos podem perder ou ganhar elétrons → ÍONS Íon (+) → CÁTION Íon (-) → ÂNION Átomos podem perder ou ganhar mais de um elétron Cargas iônicas, representadas por índice superior Nos CÁTIONS: +, 2+, 3+ Nos ÂNIONS: -, 2-, 3- 19 Previsão das cargas iônicas Posição do elemento na Tabela Periódica Figura 8: Cargas de alguns íons encontrados em compostos comuns. Fo nt e: B R O W N , T . L ., LE M AY , H . E ., BU R ST EN . B . E ., BU R D G E, J . R . Q uí m ic a um a ci ên ci a ce nt ra l. 9 ed . S ão P au lo , P ea rs on , 2 00 5 CÁTIONS ÂNIONS METAIS tendem a perder e- e NÃO METAIS tendem a ganhar e- Íons e compostos iônicos Ligações químicas: transferência ou compartilhamento de e- Elementos buscam a estabilidade (regra do octeto) COMPOSTOS IÔNICOS: formados pela combinação de íons → LIGAÇÃO IÔNICA (transferência de e-) → Geralmente entre METAL + NÃO METAL 20 Na+ + Cl- NaCl Íon sódio Íon cloro Composto iônico (cloreto de sódio) Íons e compostos iônicos → São ELETRICAMENTE NEUTROS (cargas positivas = cargas negativas) Portanto: -existe um Na+ para cada Cl- gerando NaCl -existe um Ba2+ para dois Cl- gerando BaCl2 Em geral, a carga de um íon torna-se o índice do outro (sem sinal): Mg2+ + N3- Mg3N2 íon magnésio íon nitrogênio Composto iônico (nitreto de magnésio) 21 Compostos iônicosH• + H• H H ou H H O OC ou O C O Ligação covalente Ligação covalente coordenada Moléculas e Compostos Moleculares 22 • Moléculas são reuniões de dois ou mais átomos ligados entre si (NÃO METAIS): Compartilhamento de e- • Suas fórmulas químicas indicam quais átomos compõem a molécula e em qual proporção são encontrados. • Exemplos: H2O, CO2, CO, CH4, H2O2, O2, O3 e C2H4. Compostos: Iônicos x Moleculares IÔNICOS •Formado por íons •Combinam metais e não-metais •Exemplos: NaCl, CaCl2 MOLECULARES •Formado por moléculas •Em geral, somente não-metais •Exemplos: H2O; CH4 23 Evolução nos modelos atômicos 24 J. Dalton J.J. Thomson E. Rutherford/N. Bohr → Átomos indivisíveis → Átomos de um mesmo elemento são iguais → Átomos combinam-se entre si para formar novos compostos → Descoberta dos elétrons (-) → Átomos formados por uma esfera maciça positiva com elétrons incrustrados “pudim de passas” → Descoberta dos prótons (+) e do átomo nuclear → Elétrons existiam ao redor do núcleo (eletrosfera) → Eletrosfera : dividida em camadas e subcamadas (por ordem de energia) 25 Lítio (Li) Flúor (F) Metal Não Metal Família 1 ou 1A: Metais Alcalinos Família 17 ou 7A: Halogênios Número atômico = n° e- = 3 Número atômico = n° e - = 9 Distribuição eletrônica 1s2 2s1 → C.V. = 2s1 1s2 2s2 2p5→ C.V. = 2s2 2p5 Li perde 1e- → cátion Li+ F ganha 1e- → ânion F- Composto Iônico LiF (fluoreto de lítio)
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