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Química Básica Gustavo Garcia Junco Bibliografia 1 Matéria Matéria: Tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no espaço. Ex: Um balde cheio de chumbo tem maior massa que o mesmo balde cheio de água, e por isso dizemos que o balde cheio de chumbo tem mais matéria do que do o balde de água. Massa: É uma medida numérica da quantidade de matéria de determinado objeto e pode ser medida pela sua inércia. Inércia: Resistência que um objeto possui para se movimentar. Ex: Seria mais fácil você levantar uma anilha de 5 kg do que a mesma anilha de 15 kg, pois a anilha de 5 kg apresenta menos massa. A massa não se altera nas diferentes regiões do mundo 2 Substância Substância simples: Molécula constituída de átomos do mesmo elemento químico. Ex: Cl2, O2, H2, O3. Alotropia: Fenômeno onde um único elemento química forma duas substâncias diferentes devido ao rearranjo dos seus átomos. Ex: Substância composta: Molécula formada por mais de um elemento químico. Ex: Água (H2O), Sal de cozinha (NaCl). 3 Misturas Mistura: É formada por duas ou mais substâncias. As misturas podem ser Homogêneas ou Heterogêneas. Mistura homogênea: Apresenta apenas uma fase. Ex: Água + Álcool. Mistura heterogênea: Apresentam duas ou mais fases. Ex: Água + Óleo. Fases: Tudo aquilo que podemos diferenciar a olho nu. Ex: 4 a) 1 Fase b) 2 Fases Substância Pura x Misturas Substância Pura Possui fórmula definida Possui propriedades específicas constantes: • PF (Ponto de Fusão) • PE (Ponto de Ebulição) • Densidade • Solubilidade • Calor especifico 5 Mistura Não possui fórmula definida Suas propriedades específicas são variáveis Seus componentes podem ser separados por métodos de separação. Substância Pura x Misturas Gráficos 6 Substância Pura: Misturas: Misturas 7 Gráficos Mistura Eutética Mistura Azeotrópica Separação de Misturas 1º Temos de saber se a mistura é heterogênea ou homogênea; 2º Saber qual o estado físico dos componentes (sólido/sólido, sólido/líquido, líquido/líquido, sólido/gás, líquido/gás); 3º Escolher o método de separação. 8 Misturas Heterogênea Sólido + Sólido 9 Catação: Sólidos que facilmente são separados à mão ou com a ajuda de um instrumento. Peneiração: Sólidos com tamanhos diferentes. Misturas Heterogênea Sólido + Sólido 10 Flotação: Sólidos com densidades diferentes. Separação Magnética: Um dos sólidos deve ser magnético. Misturas Heterogênea 11 Sólido + Sólido Extração por solvente: Apenas um dos sólidos deve ser solúvel em um solvente específico. Misturas Heterogênea Sólido + Líquido 12 Decantação: O sólido deve ficar depositado no fundo do recipiente. Centrifugação: O sólido NÃO FICA depositado no fundo do recipiente. O sólido fica em suspensão no líquido. Misturas Heterogênea Sólido + Líquido 13 Filtração: O sólido NÃO FICA depositado no fundo do recipiente. O sólido fica em suspensão no líquido. Misturas Homogênea Sólido + Líquido 14 Evaporação: O componente líquido evapora com certa facilidade. Misturas Homogênea Líquido + Líquido 15 Destilação Simples: O ponto de ebulição dos componentes é muito diferente. Misturas Homogênea Líquido + Líquido 16 Destilação Fracionada: Separar vários componentes da mistura que têm os pontos de ebulição muito próximos. Tabela periódica 17 Ex: Observem esses elementos: He2 Ne10 Ar18 Kr36 Xe54 Rn86 Ambos os elementos apresentam pouca reatividade pois estão na mesma família. Tabela periódica Na tabela periódica moderna os elementos químicos são distribuídos em ordem crescente de número atômico e podemos. A tabela é organizada de forma que podemos classificar os grupos e os períodos. 18 Tabela periódica Períodos: São as linhas horizontais e a tabela é composta de 7 períodos. Observem que dois períodos ficam abaixo na tabela periódica: Lantanídeos: La57 ao Li71 Actinídeos: Ac89 ao Lr103 Grupos ou (famílias): São as colunas e a tabela possui 18 grupos. Elementos de um mesmo grupo apresentam propriedades químicas semelhantes. Alguns grupos recebem nomes especiais, vejam: 19 Tabela periódica Nome dos Grupos PRINCIPAIS da Tabela: 20 M etais A lcalin o s M etais A lcalin o s Te rro so s G ru p o d o B o ro G ru p o d o C arb o n o G ru p o d o N itro gê n io C alco gê n io s H alo gê n io s G ase s N o b re s Metais de Transição Propriedades atômicas e tendências periódicas Raio atômico: É a distância entre os átomos em uma amostra de elementos. Raio covalente: É a metade da distância de ligação entre os núcleos de dois átomos idênticos. 21 Ex: A molécula de Cl2 apresenta uma distância de 198 pm entre os átomos. Dizemos então que seu raio covalente é 198/2 = 99 pm. Propriedades atômicas e tendências periódicas Nos grupos principais o raio atômico aumenta a medida que: • Descemos ao longo dos períodos, ou seja, quanto maior o número de períodos (camadas), maior o raio atômico. Observem: • Em uma mesmo período, quanto menor o número atômico, maior o raio atômico. Li3 Be4 B5 C6 N7 O8 F9 Ne10 22 Propriedades atômicas e tendências periódicas Cátion São sempre menores do que os átomos dos quais são derivados. 23 Ânions São sempre maiores do que os átomos dos quais são derivados Tamanho dos Íons As tendências periódicas no tamanho íons de mesma carga é a mesma para os átomos neutros: os íons aumentam de tamanho grupo abaixo na Tabela Periódica e diminuem ao longo de um período. Propriedades atômicas e tendências periódicas Tendência nos raios atômicos 24 AUMENTA A U M EN TA Propriedades atômicas e tendências periódicas Energia de Ionização: É a energia necessária para remover um elétron na fase gasosa. Para elementos do grupo principal, as primeiras energias de ionização aumentam a medida que: • Subimos ao longo dos períodos, exemplo: A energia de ionização do Li3 (2ª período)é maior que a do Na11 (3º período). • O número atômico aumenta em um mesmo período. Exemplo: A energia de ionização do Be4 é maior que a do Li3, sendo que ambos estão no mesmo período. 25 Para arrancar um elétron de um átomo, deve-se fornecer energia (processo endotérmico) para superar a atração da carga nuclear. A energia de ionização de um átomo é sempre um equilíbrio entre a atração núcleo- elétron (que depende de Z*) e a repulsão elétron-elétron. Ao longo de um período, Z* aumenta e a energia necessária para remover um elétron também aumenta. Ao longo de um grupo, o elétron removido está cada vez mais longe do núcleo, reduzindo assim a força atrativa núcleo- elétron e diminuindo a primeira energia de ionização. Propriedades atômicas e tendências periódicas Valores das energias de ionização: 26 Propriedades atômicas e tendências periódicas Tendência para as primeiras energias deionização dos grupos principais: 27 A u m e n ta Aumenta Propriedades atômicas e tendências periódicas Afinidade eletrônica: é a energia de um processo em que um elétron é adquirido pelo átomo na fase gasosa. Quanto maior for a afinidade de um átomo por elétrons mais negativo será o valor da afinidade eletrônica. Os gases nobres não apresentam nenhuma afinidade eletrônica. As tendências periódicas para afinidade eletrônica estão relacionadas com as de energia de ionização, vejam: 28 Propriedades atômicas e tendências periódicas 29 Aumenta A u m e n ta Tendência para o aumento da afinidade eletrônica: Aumenta Diagrama de Linus Pauling NÍVEIS de energia representados em ordem CRESCENTE pelos números de 1 a 7. Em cada nível de energia temos os SUBNÍVEIS, os quais são representados pelas letras: s, p, d e f. O número a direita de cada letra representa a quantidade MÁXIMA DE ELÉTRONS em cada SUBNÍVEL. As setas indicam o SENTIDO que o diagrama deve ser lido. 30 Vejamos a distribuição eletrônica do átomo neutro de Ferro (Fe), que possui 26 e¯: 1s² 2s² 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 Diagrama de Linus Pauling Distribuição eletrônica do Fe 1s² 2s² 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 Observem que o subnível 3d tem espaço para 10 elétrons, mas só tínhamos 6 elétrons, então ficou 3d6. O subnível de maior energia (mais energético) é sempre o ULTIMO subnível. O subnível mais externo é sempre o que apresentar MAIOR número ANTES da letra. Exemplo: no átomo de Fe Subnível de maior energia: Subnível mais externo: Façam a distribuição eletrônica, indiquem o subnível de maior energia, o mais externo e quantos elétrons cada átomo tem na ultima camada. a) Mg12 b) Cu29 c) Cl17 d) La57 31 3d6 4s2 Diagrama de Linus Pauling Podemos saber a localização do Elemento na Tabela Periódica: Os níveis de energia (números de 1 a 7) mostram PEÍODO; Os subníveis mostram a região da tabela; Os expoentes (2, 6, 10 e 14) indicam a família. 32
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