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� �� Apostila de Química Professores:Ângela P.Accioly Ernesto Becher Flavia Souza Mª da Gloria de Souza Duque de Caxias – 2014 � �� ����������� 1. A Teoria Atômica da Matéria Os filósofos gregos ponderaram bastante sobre a pergunta: A matéria pode ser infinitamente dividida em parcelas cada vez menores ou há um ponto além do qual ela não é mais divisível? A maioria dos filósofos, entre os quais Platão e Aristóteles, acreditavam que a matéria era infinitamente divisível. Um dos que não concordavam com esta opinião era Demócrito (460-370 a.C.). Afirmava, ao contrário, que não se dividiam, a que denominava átomo, significando, exatamente, “indivisível”. Embora a proposta de Demócrito fosse conhecida, prevaleceu até o início do século XIX a idéia equivocada de a matéria ser infinitamente divisível. Finalmente, entre 1803 e 1807 foi publicada pelo inglês John Dalton ma teoria atômica coerente. Dalton imaginou sua teoria para explicar diversas observações experimentais. Suas concepções eram tão fundamentais que sua proposta permaneceu intacta, na essência, até os dias de hoje. Os seguintes postulados resumem a essência da teoria atômica de Dalton: 1. Cada elemento é composto por partículas extremamente pequenas denominadas átomos. 2. Os átomos de um mesmo elemento são idênticos entre si; os átomos de elementos diferentes são diferentes e têm propriedades diferentes (entre as quais massas diferentes). 3. Nas reações químicas, os átomos de um elemento não se transformam em outros tipos de átomos; nestas reações, não há nem criação nem destruição de átomos. 4. Os compostos se formam quando átomos de dois ou mais elementos se combinam; um certo composto tem sempre a mesma espécie de átomos e o mesmo número relativo destes átomos. A partir de 1850 acumularam-se informações que sugeriam que os átomos eram constituídos por partículas pequeníssimas, as partículas subatômicas. Com o acúmulo de provas experimentais de que o átomo era constituído por partículas muito pequenas, focalizou-se a atenção sobre a forma de organização dessas partículas. No início do século XX, J. J. Thomson sugeriu que, uma vez que os elétrons correspondiam a fração muito pequena da massa de um átomo, provavelmente eram responsáveis por fração igualmente pequena do volume do átomo. Sugeriu que o átomo fosse constituído por uma esfera positiva uniforme de matéria na qual os elétrons ficariam dispersos. Este modelo, conhecido como o modelo do “pudim de passas” como mostra a figura abaixo, teve vida curta. Elétron negativo Carga positiva ocupando uma esfera Em 1910, Rutherford e colaboradores fizeram experiências que levou ao abandono do modelo de Thomson. Rutherford investigava os ângulos sob os quais as partículas α eram espalhadas ao passar através de delgada folha de ouro. Estes observaram que quase todas as partículas α passavam diretamente através da � �� folha de ouro sem desvio. Algumas poucas, porém, eram desviadas, algumas até refletidas na direção original, como mostra a figura abaixo. A maior parte das partículas não é desviada Partículas espalhadas Fonte de partículas alfa Feixe de partícula Folha de Ouro Tela circular fluorescente Em 1911, Rutherford conseguiu explicar as observações. Admitiu que a maior parte da massa do átomo, e a totalidade da carga positiva, estivessem concentradas numa região muito pequena e extremamente densa, a que denominou núcleo. A maior parte do volume do átomo é espaço vazio no qual se deslocam os elétrons em torno do núcleo. Na experiência do espalhamento das partículas alfas, a maioria das partículas passa sem desvio apreciável através da folha de ouro porque não encontra os diminutos núcleos; as partículas alfas simplesmente atravessam o espaço vazio dos átomos. Uma ou outra, porém, chega nas vizinhanças de um núcleo de ouro. A repulsão entre o núcleo, com carga muito grande, e a partícula alfa é suficientemente forte para provocar o desvio da partícula. Investigações experimentais posteriores levaram à descoberta de partículas positivas (prótons) e de partículas neutras (nêutrons) no núcleo. Os prótons foram descobertos por Rutherford em 1919. Os nêutrons foram descobertos em 1932 pelo cientista britânico James Chadwick (1891 – 1972). Estrutura Atômica Moderna (Modelo de Bohr) A partir de novas pesquisas, o cientista Niels Bohr divulga em 1913 um modelo atômico mais avançado. Segundo esse modelo, os elétrons se movem em órbitas fixas ao redor do núcleo. Essas órbitas são denominadas órbitas estacionárias, nas quais os elétrons se movem sem irradiar energia. Dizemos que os elétrons nessas órbitas se encontram no estado estacionário ou estado fundamental. Com aquecimento ou descargas elétricas, os elétrons absorvem energia, passando a outras órbitas, mais afastadas do núcleo. Os novos estados energéticos são os estados ativos ou excitados. No entanto, após curto tempo, os elétrons retornam aos seus estados iniciais. Nesse retorno, os elétrons emitem energia armazenada durante o processo de excitação. A transição de elétrons de E1 para E2 (energia absorvida) equivale ao trabalho de deslocamento para se afastar do núcleo e, conseqüentemente, quanto mais longe o elétron está em relação ao núcleo, mais facilmente muda de órbita. � �� Um elétron é mais facilmente ativado quanto mais externo for. A transição de um estado de energia E2 até o nível E1, mais baixo, libera uma certa quantidade de energia correspondente à variação: ∆E = E2 - E1 Principais características do Átomo Número atômico (Z) É o número que identifica o átomo, ou seja, o seu número de prótons. Z = P Onde P é o nº de prótons. Obs: O átomo é eletricamente neutro,ou seja, o número de prótons deve ser o mesmo do nº de elétrons. Z = P = é Número Massa ( A ) É a soma de prótons e nêutrons. A = P +n Representação Química. Os números de massa (A ) e atômico ( Z ) são colocados a esquerda. Vejamos exemplo: 23 =A A = p+n Na 12 = n 23=11+n 11 = Z n = 12 Núcleo E1 Elétron no estado fundamental Átomo no estado estacionário (energia E ) 1 Núcleo E2 Fornecimento de energia Átomo excitado (energia E ) 2 Núcleo E1 Emissão de energia Átomo no estado estacionário (energia E ) 1 � �� Relações Atômicas 1. Isótopos: São os átomos com o mesmo número atômico (Z) com nº de massa (A) e número de nêutrons (n) diferentes. 1 2 3 Ex: H H H 1 1 1 2. Isóbaros: São átomos com mesma massa ( A ) e nº atômico ( Z ) e nº de nêutrons diferentes. Ex: 40 40 Ca n = 22 Ca n = 20 18 20 3. Isótonos: São átomos que apresentam o mesmo número de nêutrons ( n ), mas diferentes números ( Z ) e de massa ( A ) 14 7p 13 6p Ex: N 7n C 7n7 7e 6 7e Resumo: Nº Atômico ( Z ) Nº Massa ( A ) Nº Nêutrons ( n ) Isótopos = # # Isóbaros # = # Isótonos # # = Características das Partículas Subatômicas Partículas Massa relativa Carga relativa Prótons 1 +1 Nêutrons 1 0 Elétrons 1/1840 -1 Moléculas é a menor porção de uma substância. Ex: molécula da água Átomo é a menor porção de um elemento químico. Os átomos se reúnem e formam as moléculas. Ex: 2 átomos de hidrogênio e 1 átomo oxigênio formam a molécula da água (H2O) Números Quânticos • Número Quântico Principal A cada nível de energia, ou seja, a cada órbita ou camada onde se encontram os elétrons, associa-se um número inteiro, denominado Número Quântico Principal. Este é representado pela letra n. São conhecidos sete níveis energéticos. A energia dos elétrons é crescente nesses níveis energéticos, desde o nível 1 (n = 1) até o nível 7 (n = 7). Fisicamente, interpreta-se o número quântico principal como sendo a distância de elétron ao núcleo. � �� Nível Energético K L M N O P Q Número Quântico Principal (n) 1 2 3 4 5 6 7 São conhecidas, portanto, sete camadas (desde K até Q), onde se encontram distribuídos os elétrons. O número da camada denomina-se número quântico principal, e assume valores de 1 até 7. Numa camada há no máximo 2n2 elétrons. Essa fórmula vale até a quarta camada. Número da Camada (n) Número Máximo de Elétrons por Camada 1 2 x 12 = 2 x 1 = 2 2 2 x 22 = 2 x 4 = 8 3 2 x 32 = 2 x 9 = 18 4 2 x 42 = 2 x 16 = 32 • Número Quântico Secundário ou Azimutal Notou-se que elétrons pertencentes à mesma órbita (ou camada) apresentam pequenas diferenças nas quantidades de energia emitidas. A explicação física inicial foi proposta por Sommerfeld: as órbitas seriam elípticas em vez de circulares e as pequenas diferenças seriam devidas às formas das órbitas. Em cada camada há no máximo quatro subcamadas ou subníveis, cada uma com uma forma diferente, em elipses mais ou menos acentuadas. São conhecidos hoje apenas quatro subníveis: s, p, d, f. O Número Quântico Secundário ou Azimutal é simbolizado pela letra l. Esse número define os subníveis de energia, ou subcamadas. Os valores que l pode assumir vão de zero até n - 1. Subnível Energético s p d f Número Quântico Azimutal (l) 0 1 2 3 Nível ou Camada n l Número de subníveis conhecidos Subníveis K (1a Camada) 1 0 1 1s L (2a Camada) 2 0; 1 2 2s 2p M (3a Camada) 3 0; 1; 2 3 3s 3p 3d N (4a Camada) 4 0; 1; 2; 3 4 4s 4p 4d 4f O (5a Camada) 5 0; 1; 2; 3 4 5s 5p 5d 5f P (6a Camada) 6 0; 1; 2 3 6s 6p 6d Q (7a Camada) 7 0 1 7s O quadro anterior pode ser disposto de acordo com o diagrama a seguir, onde estão representados os subníveis conhecidos. Assim, a representação do subnível leva o número da camada (número quântico principal) e a letra corresponde ao tipo de subnível. Exemplos: 4d Subnível d da camada N 3p Subnível p da camada M Número quântico principal = 4 Número quântico principal = 3 Número quântico azimutal = 2 Número quântico azimutal = 1 � �� • Número Quântico Magnético A orientação ou inclinação espacial das órbitas é associada a um número denominado Número Quântico Magnético, simbolizado pela letra m. Os valores assumidos por esse terceiro número quântico variam de -l até +l. Cada valor representa um orbital. -l ≤≤≤≤ m ≤≤≤≤ +l Os valores de orbitais por subníveis podem ser encontrados pela fórmula 2l +1, onde l é o número quântico secundário ou azimutal. l Número de orbitais por subnível 0 (s) (2 x 0) + 1 = 1 1 (p) (2 x 1) + 1 = 3 2 (d) (2 x 2) + 1 = 5 3 (f) (2 x 3) + 1 = 7 Os valores que m pode assumir estão resumidos no a seguir: l m Número de orbitais por subnível 0 (s) 0 1 1 (p) -1; 0; +1 3 2 (d) -2; -1; 0; +1; +2 5 3 (f) -3; -2; -1; 0; +1; +2; +3 7 • Número Quântico de Spin Os números n, l e m determinam as particularidades geométricas das nuvens eletrônicas e estão associados às características físicas do movimento dos elétrons. Para caracterizar completamente o movimento eletrônico nos átomos, lançamos mão de um quarto número quântico. Este é denominado Número Quântico de Spin e é simbolizado pela letra S. O número quântico de spin (em inglês, "rotação") assume dois valores: S = + 1/2 e S = - 1/2 Estes valores representam a rotação dos elétrons sobre si mesmos. Lembre que, pelo atual modelo atômico, o elétron está em algum lugar na "nuvem de probabilidades", ou seja, no orbital. Se fosse considerado como uma esfera, teria dois sentidos contrários de rotação sobre si mesmo. Na realidade, os dois valores representam dois campos magnéticos opostos. Convencionaremos que o primeiro elétron a se localizar num orbital terá número quântico de spin S = - 1/2 e será esquematizado . Um segundo elétron no mesmo orbital terá número quântico de spin S = + 1/2 e será esquematizado . Diz-se que os elétrons estão em paralelo quando têm o mesmo número quântico de spin (S) e, em antiparalelo, quando tem S contrário. Princípio da Exclusão de Pauli � � Como vimos até agora, os elétrons de um átomo encontram-se em diferentes situações energéticas. A situação energética de cada elétron é definida por quatro estados energéticos. São os quatro números quânticos. A cada estado corresponde um número. Portanto, há quatro números quânticos para cada elétron de um átomo. Os números quânticos identificam, assim, cada elétron. O princípio de exclusão, de Wolfgang Pauli, estabelece que, em um mesmo átomo, não pode haver dois elétrons com os quatro números quânticos iguais. Como consequência desse princípio, pode existir, num mesmo orbital, no máximo dois elétrons, que têm spins contrários: O número máximo de elétrons por subnível será, portanto, dado pela fórmula 4l + 2, o dobro da fórmula 2l + 1, a qual, como vimos anteriormente, nos dá o número de orbitais por subnível. l 4l + 2 (número máximo de elétrons por subnível) 0 (s) (4 x 0) + 2 = 2 (4x 1) + 2 = 6 (4 x 2) + 2 = 10 (4 x 3) + 2 = 14 s2 p6 d10 f14 1 (p) 2 (d) 3 (f) Regra de Hund A regra de Hund, chamada regra da máxima multiplicidade, rege o preenchimento eletrônico nos subníveis. Os elétrons distribuem-se nos orbitais disponíveis de um subnível segundo a ordem crescente de energia. Exemplos: . No subnível s: 1o elétron: (S = - 1/2) 2o elétron: (S = + 1/2) . No subnível p: 1o elétron: 2o elétron: 3o elétron: � � Alojam-se inicialmente elétrons em paralelo, sucessivamente, enquanto houver orbitais disponíveis. 4o elétron: 5o elétron: 6o elétron: Alojam-se em seguida elétrons em antiparalelo em relação aos primeiros, sucessivamente, até o preenchimento total. O mesmo procedimento se aplica aos subníveis d (dez elétrons) e f (catorze elétrons). É possível identificar cada elétron através de seus quatro números quânticos. Vejamos os resumos no quadro apresentado a seguir. Número Quântico Notação Valores Interpretação Física Interpretação Matemática Principal n 1 até 7 Distância média núcleo-elétron Número da camada Nível energético Azimutal l 0, 1, 2, 3 s, p, d, f Tipo de órbita Número da subcamada Subnível Magnético m - l até + l Disposição do orbital no espaço Identificação do orbital dentro do subnível Spin S +1/2 e -1/2 Rotação do elétron Campos magnéticos opostos Distribuição Eletrônica Os elétrons distribuem-se nos níveis e subníveis de maneira a ocupar inicialmente subníveis de menor energia e em seguida subníveiscom energia cada vez maior. A ordem crescente de energia é 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d. O subnível de menor energia é 1s. O subnível de maior energia é 6d. Note que a ordem crescente de energia para os subníveis não segue a ordem de camadas. O cientista americano Linus Pauling montou um diagrama prático para a distribuição eletrônica nos subníveis. As setas indicam a ordem crescente de energia dos subníveis. � ��� Exemplo: Para fazer a distribuição eletrônica do átomo de enxofre (Z =16), basta acompanhar as setas no diagrama de Pauling, em ordem crescente de energia dos subníveis. Começamos por 1s, com 2 elétrons, notado 1s2, e assim por diante. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 K = 2 L=8 M = 6 Número de elétrons no subnível de maior energia: 4 Número de elétrons no último nível: 6 Não esqueça o significado da notação: 3p4 onde: 3 é o nível; p é o subnível e 4 é o número de elétrons no subnível. Observação: Alguns elementos apresentam irregularidades na distribuição eletrônica; é o caso de Cr, Cu, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au. A razão é que as configurações d5, d10, f7 e f14 são muito estáveis. por exemplo, o cromo (Z = 24), em vez de 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4, apresenta como distribuição correta 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5, que é mais estável. O cobre (Z = 29), em vez de 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9, apresenta como distribuição correta 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10, que é mais estável. 1s 2s 3s 4s 5s 7s 6s 2p 4p 5p 6p 3d3p3p 4d 5d 6d 4f 5f K L M N O P Q K = 2 L = 8 M = 18 N = 32 O = 32 P = 18 Q = 2 Níveis Subníveis : s = 2; p = 6; d = 10; f = 14 Número de elétrons � ��� 2 Classificação Periódica dos Elementos Químicos 2.1 – Introdução Todas as tentativas de classificar os elementos químicos vieram da experiência e da observação, antes de surgirem os conhecimentos de estrutura atômica. Elementos com comportamentos químicos semelhantes eram agrupados em “séries” ou “famílias”. A classificação dos cientistas Dimitri I. Mendeleyev e J. Lothar Meyer foi a mais bem sucedida e a que maior importância ganhou. Eles ordenaram numa tabela os vários elementos conhecidos, com base em suas propriedades físicas e químicas. Além de classificar os elementos, chegaram a prever a existência de elementos ainda não descobertos, assim como grande parte de suas propriedades. 2.2 – A Lei Periódica Elementos de propriedades semelhantes são colocados na mesma coluna vertical. Verificou-se que muitas propriedades físicas e químicas dos elementos são funções periódicas de seus números atômicos. Assim, as propriedades dos elementos dependem da carga nuclear e, portanto, da estrutura das camadas eletrônicas do átomo neutro. Dizer que uma propriedade é periódica em função do número atômico significa que ela alcança valores máximos e mínimos com o aumento do número atômico. Algumas Propriedades Físicas e Químicas que Mantêm Curvas Periódicas em Função do Número Atômico: � Volume atômico; � Energia de ionização; � Coeficiente de dilatação; � Energia de formação de compostos; � Densidade; � Ponto de fusão; � Ponto de ebulição. Dizemos que uma propriedade é aperiódica quando os valores que ela assume são sempre crescentes ou decrescentes à medida que aumenta o número atômico. Propriedades Aperiódicas em Função do Número Atômico: � Massa atômica; � Calor específico. 2.3 – A Tabela Periódica Atual A tabela periódica atual é derivada da tabela de Mendeleyev, que só apresentava 63 elementos. O modo usual de apresentar a tabela possui as seguintes convenções: � ��� Na tabela periódica moderna, os elementos químicos estão dispostos segundo a ordem crescente de seus números atômicos, em linhas horizontais chamadas PERÍODOS e colunas vertical chamadas GRUPOS. Os grupos eram divididos em SUBGRUPOS A e B. Em 1990, a IUPAC publicou a recomendação final para um novo sistema que não usa letras e os grupos passaram a sr enumerados com algarismos arábicos de 1 a 18 (da esquerda para direita). São conhecidos hoje 112 elementos químicos. Os últimos ainda não tiveram oficializados seus nomes e símbolos. Os elementos de número atômico maior que 92 são chamados transurânicos (que vêm depois do urânio) e são todos artificiais, criados em laboratórios por meio de rações nucleares. Há um total de 89 elementos naturais, pois, além, dos transurânicos, são também artificiais os elementos Tc, Pm e At. Esses três elementos são chamados cisurânicos. 112 Elementos Químicos OBS.: Há notícias de que mais elementos foram recentemente criados, o que eleva o total para 118 elementos, porém ainda existem poucas informações a respeito destes elementos. 2.4 – Os Períodos A tabela apresenta sete períodos, cada um corresponde a uma das camadas eletrônicas da eletrosfera. Os elementos de um mesmo período têm o mesmo número de camadas eletrônicas, que é igual ao número do período. Cada período inicia uma nova camada eletrônica. 89 Elementos Naturais 23 Elementos Artificiais 3 Elementos Cisurânicos 20 Elementos Transurânicos Símbolo do Elemento E K L M N O P Q Massa Atômica Z Número Atômico N o m e do El e m e n to Média das Massas Atômicas dos Isótopos do Elemento ou ( ) = Número de Massa do Isótopo Mais estável Número de Elétrons nas Camadas: camada K camada L camada M . . . � ��� 2.5 – Os Grupos de Elementos Observando a tabela periódica, nota-se que há dezoito colunas verticais, onde se agrupam elementos de comportamento químico semelhante. Esse comportamento químico comum se deve à semelhança que existe na camada externa (ou camada de valência) dos átomos dos elementos situados em uma mesma coluna. a) Os grupos de 1 a 7 subdividem-se em subgrupos (ou famílias) A e B. Algumas famílias recebem um nome especial; outras recebem o nome do primeiro elemento da família. Famílias Nomes Elementos 1 ou 1A Metais alcalinos Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 2 ou 2A Metais alcalinos-terrosos Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 13 ou 3A Família do boro B, Al, Ga, In, Tl 14 ou 4A Família do carbono C, Si, Ge, Sn, Pb 15 ou 5A Família do nitrogênio N, P, As, Sb, Bi 16 ou 6A Calcogênios O, S, Se, Te, Po 17 ou 7A Halogênios F, Cl, Br, I, At b) A família 8B é formada por três colunas (8, 9 e 10): Fe Co Ni Ru Rh Pd Os Ir Pt c) O grupo 18 ou 0 (zero) é formado pelos gases nobres, que também se chamam gases raros. São eles: hélio (He), neônio (Ne), argônio (Ar), kriptônio (Kr), xenônio (Xe), radônio (Rn). Até há pouco tempo, esses elementos eram chamados de “gases inertes”, pois ainda não se conhecia nenhum composto de gás nobre. Sua reatividade química era considerada nula, devido ao fato de apresentarem os subníveis da última camada ns2 np6 totalmente preenchidos: ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ s2 p6 d) O elemento químico hidrogênio é único, e não se enquadra na família dos alcalinos (ou em nenhuma outra), sendo aí localizado apenas por ter número atômico igual a 1. Alguns autores o localizam acima do flúor, ao lado do hélio, ou então totalmente separado, fora do corpo da tabela. e) Os elementos típicos são os elementos representativos e se localizam nas colunas A e 0 (zero). Segundo a opinião de alguns autores, a coluna zero deveria chamar-se 8A. Realmente já se descobriu que o grau de oxidação máxima dos gases nobres é +8, e isso justificaria a denominação. Por outro lado não há nenhumarelação entre eles e os elementos de 8B. Na tabela original de Mendeleyev não estavam os gases nobres, que não haviam sido descobertos ainda. Ao serem descobertos, foram f) adicionados com o número zero devido à sua suposta reatividade nula. Conservaremos essa denominação apenas por motivos históricos. g) Os elementos das séries dos lantanídeos e actinídeos compõem os chamados elementos de transição interna. Os outros elementos das colunas B são os chamados de transição simples. � ��� Resumo: De acordo com seu comportamento químico e físico, um elemento pode ser classificado em: representativo, de transição simples e transição interna. R e pr es en ta tiv os Representativos Transição Simples Transição Interna 2.6 – Configuração Eletrônica nos Elementos Representativos Observando as distribuições eletrônicas, notamos que todos os elementos da família 1A (metais alcalinos) terminam em ns1, onde n é o número quântico principal, ou seja, o número do período. Todos têm um elétron na última camada (chamada “camada de valência”). � 1 ou 1A - ns1 - Metais Alcalinos 11Na 1s2 2s2 2p6 3s1 Os metais alcalinos-terrosos apresentam dois elétrons na última camada, assim preenchendo o subnível s. � 2 ou 2A - ns2 - Metais Alcalinos-terrosos 38Sr [Kr] 5s2 Nos elementos que vão desde o subgrupo 3A até os gases nobres, o elétron de diferenciação (último elétron distribuído) entra no subnível p da última camada, preenchendo assim, sucessivamente, os orbitais disponíveis. � ��� Grupo Elemento Z Configuração Eletrônica Subníveis da Última Camada 13 ou3A Al 13 [Ne] 3s2 3p1 s2p1 14 ou 4A Si 14 [Ne] 3s2 3p2 s2p2 15 ou 5A P 15 [Ne] 3s2 3p3 s2p3 16 ou 6A S 16 [Ne] 3s2 3p4 s2p4 17 ou 7A Cl 17 [Ne] 3s2 3p5 s2p5 18 ou 0 Ar 18 [Ne] 3s2 3p6 s2p6 Elétron de Diferenciação s2p1 s2p2 s2p3 s2p4 s2p5 s2p6 Nota-se que a configuração eletrônica da última camada (camada externa ou camada de valência) é função periódica do número atômico. O número de elétrons da última camada coincide com o número do grupo. � 17 ou 7A - ns2 np5 - Halogênios � 18 ou 0 - ns2 np6 - Gases Nobres Resumo: Nos elementos representativos, o elétron de diferenciação está alojado em subnível s ou em subnível p. Assim, teremos: Grupos de Elementos Elétron na Camada Externa 1 ou 1A - Metais alcalinos ns1 2 ou 2A - Metais alcalinos-terrosos ns2 13 ou 3A - Família do boro ns2 np1 14 ou 4A - Família do carbono ns2 np2 15 ou 5A - Família do nitrogênio ns2 np3 16 ou 6A - Calcogênios ns2 np4 17 ou A - Halogênios ns2 np5 8 ou 0 - Gases Nobres ns2 np6 � � � � � � � � � � � � � ��� � s1 2 13 14 15 16 17 1s2 s2 s2p 1 s2p 2 s2p 3 s2p 4 s2p 5 s2p 6 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2.7 – Configuração Eletrônica nos Elementos de Transição 2.7.1 – Elementos de transição Simples Esses elementos possuem um ou dois elétrons na última camada. Por outro lado, a distribuição de seus elétrons envolve o subnível d da penúltima camada. O elétron de diferenciação, com algumas exceções, aloja- se nesse subnível d. Exemplos: � Vanádio Z = 23 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3 - Número de camadas = 4 ⇒ 40 período da tabela periódica ⇒ n = 4; - Subnível de maior energia = 3d ⇒ elemento de transição simples; - Somando o número de elétrons no subnível de maior energia (3d) com o número de elétrons no subnível mais afastado (4s), obtemos cinco, o que localiza o vanádio no subgrupo 5B. � Zircônio Z = 40 [Kr] 5s2 4d2 - Número de camadas = 5 ⇒ 50 período da tabela periódica ⇒ n = 5; - Subnível de maior energia = 4d ⇒ elemento de transição simples; - 5s2 4d2 ⇒ 2 + 2 = 4 ⇒ subgrupo 4B. 18 � ��� A localização no subgrupo, dessa maneira, não vale para todos os elementos. 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 n s2 (n – 1)d 1 n s2 (n – 1)d 2 n s2 (n – 1)d 3 n s2 (n – 1)d 4 o u n s1 (n – 1)d 5 n s2 (n – 1)d 5 n s2 (n – 1)d 6 ou n s1 (n – 1)d 7 n s2 (n – 1)d 7 ou n s1 (n – 1)d 8 n s2 (n – 1)d 8 ou n s1 (n – 1)d 9 n s1 (n – 1)d 10 n s2 (n – 1)d 10 * * * Elementos de transição interna Observação: Muitos autores não consideram elementos de transição aqueles que estão em 1B e 2B. Eles definem como elementos de transição aquele que apresenta o subnível d incompleto, o que não ocorre em 1B e 2B. Nos elementos 1B (Cu, Ag e Au), em vez de ns2 (n – 1)d9, temos a configuração ns1 (n – 1)d10. Assim, nos elementos de 2B (Zn, Cd e Hg) e elétron de diferenciação em ns2. 2.7.2 - Elementos de transição Interna Geralmente apresentam o elétron de diferenciação alojando-se no subnível f da antepenúltima camada. Lembramos que o subnível só se completa com catorze elétrons. Exemplo: � Európio Z = 63 [Xe] 6s2 4f7 - Subnível mais afastado: 6s ⇒ 6a camada ⇒ n = 6; - Subnível de maior energia = 4f ⇒ 4a camada, que é a antepenúltima. Quando o subnível mais energético é o f, o elemento pertence ao grupo 3B. Podemos resumir de forma geral a distribuição eletrônica no seguinte esquema: � � � / 2 13 14 15 16 17 (n) s (n) p 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (n – 1) d 4f 5f (n –2) f 2.8 – Raio Atômico Propriedade periódica que refere-se ao tamanho dos átomos. Raio atômico é a metade da distância internuclear nas moléculas ou cristais das substâncias simples correspondentes. Exemplo: d = distância internuclear Cl2 r = d/2 = raio atômico do cloro d Há duas forças simultâneas influenciando o raio atômico do elemento: a repulsão entre elétrons e a atração núcleo-elétrons. Num subgrupo ⇒ Quando aumenta o número atômico, aumenta o número de camada e aumenta o raio atômico. Num período ⇒ Nesse caso, prevalece a atração núcleo-elétrons, logo o átomo será menor, quanto maior for o número atômico. O elemento de maior raio atômico da tabela periódica é o frâncio (Fr). 1 18 � � � 2.9 – Energia de Ionização É a energia necessária para retirar um elétron da camada mais externa do átomo de um elemento químicono estado gasoso. Essa propriedade periódica esta intimamente relacionada com o raio atômico. Quanto mais perto se localiza o elétron periférico do núcleo, mais difícil se torna retirá-lo do átomo. Quanto menor é o raio atômico de um elemento químico, maior a sua energia de ionização. Existe a primeira, a segunda, a terceira etc, energia de ionização do átomo à medida que se retira o primeiro, o segundo, o terceiro etc. elétron. À medida que cada elétron é retirado, aumenta a atração do núcleo sobre os elétrons remanescentes. É necessária uma quantidade de energia maior para se retirar um segundo elétron. A segunda energia de ionização é maior que a primeira, e assim por diante. E1 < E2 < E3 < ... < En À energia de ionização é medida em elétron-volt (eV). Um elétron-volt é a energia cinética adquirida por um elétron quando acelerado pelo potencial 1 volt. Exemplo: Primeira Energia de Ionização 1A 3A 5A 0 20 período Li (5,39) B (8,29) N (14,53) He (24,58) 30 período Na (5,14) Al (5,98) P (10,48) Ne (21,56) Segunda Energia de Ionização 1A 3A 5A 0 20 período Li (75,62) B (25,15) N (25,59) He (54,40) 30 período Na (47,29) Al (18,82) P (19,72) Ne (41,07) Átomos que perdem elétrons são eletrizados positivamente e se chamam cátions. Exemplo: 5,14 eV + Na → Na+ + e- 1a energia de Átomo Cátion Elétron ionização do Na Neutro de Na sódio Genericamente, podemos representar o processo assim: Energia de ionização + X → X+ + 1e- Átomo Cátion Elétron Neutro O elemento de maior energia de ionização da tabela periódica é o hélio (He). � ��� 2.10 – Eletroafinidade Essa propriedade periódica, também chamada afinidade eletrônica, é medida pela quantidade de energia liberada por um átomo no estado gasoso ao receber um elétron na sua camada mais externa. Essa energia mostra a força com que o núcleo do átomo atraí o elétron recebido. Átomos que recebem elétrons são eletrizados negativamente, chamando-se ânions. Exemplo: Cl + e- → Cl- + 3,81 eV Átomo Elétron Ânion eletroafinidade Neutro de Cl Genericamente, podemos representar o processo assim: X + 1e- → X- + energia Átomo Elétron Ânion eletroafinidade Neutro Tanto os ânions como os cátions são chamados de íons, que quer dizer “partículas eletrizadas”. Nos grupos a eletroafinidade aumenta para cima. Nos períodos, ela aumenta da esquerda para direita. 2.11 – Eletronegatividade A energia de ionização e a eletroafinidade compõem uma propriedade muito importante chamada eletronegatividade. A eletronegatividade é a tendência que os átomos possuem de receber elétrons no seu nível mais externo, na formação de uma ligação com outros átomos. Exemplo: Cloro � cloro tem: - energia de ionização grande ⇒ grande quantidade de energia para retirar um elétron; - eletroafinidade grande ⇒ maior tendência à atração núcleo-elétron livre Assim concluímos que o cloro forma um ânion mais facilmente do que um cátion. ⇒ Tendência Não-metálica A eletronegatividade é chamada caráter não-metálico porque é na região da tabela onde ela é maior que se encontram os não-metais. Exemplo: Sódio � O sódio tem: - energia de ionização pequena ⇒ pequena quantidade de energia para retirar um elétron; - eletroafinidade pequena ⇒ menor atração núcleo-elétron livre. Assim concluímos que o sódio forma um cátion mais facilmente do que um ânion. ⇒ Tendência Metálica Em contraposição ao caráter não-metálico (eletronegatividade) está o caráter metálico. Sua variação é inversa à da eletronegatividade (eletropositividade). O frâncio (Fr) é o elemento de maior caráter metálico. � ��� 2.12 – Densidade Absoluta A densidade de um corpo é a relação entre sua massa e seu volume: densidade = massa/volume d = m/V As medidas das densidades dos elementos químicos, comparadas nas mesmas condições (estado sólido a 200C), indicam uma variação periódica em função de sues números atômicos. Os elementos mais densos de todos da tabela periódica são os ósmio (Os), o irídio (Ir) e a platina (Pt). Nos períodos, os elementos mais densos estão no centro da tabela. Nos grupos, a densidade aumenta de cima para baixo. 2.13 – Volume Atômico É o volume ocupado por um conjunto de átomos no estado sólido, mais exatamente por 6,02x1023 átomos do elemento. Perceba que o volume atômico não é o volume de um único átomo. Num período, o volume atômico aumenta do centro para as extremidades. É fácil compreender que, quanto maior densidade, menor será o volume ocupado por uma quantidade fixa de átomos. Exemplo: Potássio (K) d = 0,87 g/cm3 Vatômico = 46,0 cm3 Vanádio (V) d = 6,0 g/cm3 Vatômico = 8,0 cm3 Numa família, o volume atômico aumenta à medida que o número atômico cresce. 2.14 – Metais, Não-metais e Metalóides ou Semimetais 2.14.1 – Estado Físico À pressão normal (1 atm) e à temperatura ambiente (250C), são: - Líquidos: O bromo (Br) formando a subst6ancia simples Br2 (com ponto de fusão = -70C), e o mercúrio (Hg), cujo ponto de fusão é –390C; - Gases: O fluor (F), o cloro (Cl), o oxigênio (O), o nitrogênio (N) e o hidrogênio (H), todos formando substâncias simples diatômicas (F2, Cl2, O2, N2 e H2), ao lado dos gases nobres, que são monoatômicos; - Sólidos: Todos os demais elementos, que constituem a maioria dos elementos químicos conhecidos. 2.14.2 – Metais Dos 107 elementos químicos conhecidos, 81 são metais. Suas propriedades físicas são: - Boa condutividade térmica; - Boa condutividade elétrica; - Têm brilho metálico acinzentado (Au e Cu são de brilho amarelado); - São maleáveis (maleabilidade: capacidade de formar chapas); - São dúcteis (ductilidade: capacidade de formar fios); - São todos sólidos, com exceção do mercúrio (Hg). � ��� A principal propriedade química dos metais é a eletropositividade. Os metais, tendo energia de ionização baixa, tendem a se converter em cátions. 2.14.3 – Não-metais São eles: C N O F no 20 período P S Cl no 30 período Se Br no 40 período I no 50 período At no 60 período Esses elementos não são bom condutores de eletricidade (com exceção do carbono-grafite e do selênio). Não têm brilho como os metais (com exceção do carbono-grafite, do carbono diamante e do iodo). São eletronegativos, com tendência a converter em ânions. 2.14.4 – Metalóides ou Semimetais Apresentam propriedades intermediárias entre os metais e os não-metais. Dentre eles, o germânio era muito utilizado na fabricação de transistores; hoje se prefere utilizar i silício, de alto valor comercial, também usado na fabricação de chips para computadores. � ��� PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS × LIGAÇÕES QUÍMICAS (E INTERAÇÕES) Tipo de Ligação Iônica Metálica Covalente Partículas constituintes Cátions e ânions Átomos e cátions Molécula apolar Molécula polar Molécula polar (com H — FON) Interação entre as partículas Força eletrostática Pelos elétrons livres van der Waals Dipolo-dipolo Ligação Hidrogênio Estado físico Sólidos cristalinos Sólido (exceto mercúrio) P Gasoso P Gasoso P Líquido M Gasoso M Gasoso/ Líquido M Sólido G Líquido/ Sólido G Sólido G Sólido Pontos de Fusão e Ebulição Muito altos Muito altos Os mais baixos Baixos Medianos Condutividade elétrica (cargas para fluir) Boa apenas quando dissolvidos ou fundidos Excelente no estado sólido Nula Nula Baixa Solubilidade (os similiares se dissolvem) Solúveis em solventes polares como água Solúveis em mercúrio (amálgamas) Solúveis em apolares como éter Solúveis em solventes polares Extremamente solúveis em água (pelas pontes de hidrogênio) ��� � NÚMERO DE OXIDAÇÃO (nox) É um número associado à carga de um elemento numa molécula ou num íon.O nox de um elemento sob forma de um íon monoatômico é igual à carga desse íon, portanto é igual à eletrovalência do elemento nesse íon. O nox de um elemento numa molécula e num íon composto é a carga que teria o átomo desse elemento supondo que os elétrons das ligações covalentes e dativas se transferissem totalmente do átomo menos eletronegativo para o mais eletronegativo, como se fosse uma ligação iônica. Elementos com nox fixo em seus compostos metais alcalinos (+1) metais alcalino-terroso (+2) alumínio (+3) prata (+1) zinco (+2) Enxofre em monossulfetos (-2) Halogênios (-1) Hidrogênio (+1) exceto nos hidretos que é (-1) Oxigênio (-2) Oxigênio nos Peróxidos (-1) Oxigênio nos superóxidos (-0,5) Oxigênio nos Fluoretos (+1 ou +2) O oxigênio é o mais eletronegativo de todos os elementos, exceto o flúor. O oxigênio tem nox negativo em todos os seus compostos, exceto quando ligado ao flúor. Na grande maioria de seus compostos, o oxigênio tem nox = -2. Nos peróxidos (grupo -O-O-) o oxigênio tem nox = -1 e nos superóxidos tem nox= -0,5. O hidrogênio é menos eletronegativo que todos os não-metais e semimetais; por isso, quando ligado a esses elementos, tem nox positivo e sempre igual a +1. O hidrogênio é mais eletronegativo que os metais; por isso, quando ligado a esses elementos, tem nox negativo e sempre igual a -1. A soma dos nox de todos os átomos de: • Uma molécula é igual a zero. • Um íon composto é igual à carga do íon. O nox de qualquer elemento sob forma de substância simples é igual a zero. O nox máximo de um elemento é igual ao número do grupo onde está o elemento na Tabela Periódica, com exceção dos elementos do Grupo VIII B. O nox mínimo é igual a (número do grupo - 8),no caso de o elemento ser um não-metal ou um semimetal. � Nox e valência - O nox de um elemento na forma de um íon monoatômico é igual à sua eletrovalência. O nox de um elemento na forma de molécula ou de íon composto não é obrigatoriamente igual à sua valência. A valência, nesses casos, é dada pelo número de ligações covalentes e dativas. Cada ligação covalente conta como uma unidade de valência, e cada ligação dativa, como duas unidades de valência. Numa reação de oxirredução sempre há perda e ganho simultâneos de elétrons, pois os que são perdidos por um átomo, íon ou molécula são imediatamente recebidos por outros. A perda de elétrons é chamada de oxidação. O ganho de elétrons é chamado de redução. Este processo de perda e ganho de elétrons alteram os números de oxidação dos elementos da seguinte Na oxidação, o número de oxidação (N 1. Na redução, o número de oxidação (N 2. Redutores e oxidantes O agente redutor é que provoca a redução, perdendo elétrons. Entretanto, perder elétrons significa se oxidar pode dizer então que: a. O agente redutor se oxida (ou sofre oxidação) b. O agente oxidante provoca a (ou sofre redução) Resumindo Redução: ganho de elétrons ( diminuição de N Oxidação: perda de elétrons ( aumento de N Redutor: fornece elétrons e se oxida (N Oxidante: recebe elétrons e se reduz (N O redutor reduz o oxidante O oxidante oxida o redutor Nem todas as reações são de oxirredução. Nas reações de oxirredução sempre ocorre alguma mudança do número de oxidação de pelo menos dois elementos (o oxidante e o Exemplo: H2O2 H2O + ½ O Nas reações sem oxirredução, nenhum elemento sofre mudança no número de oxidação (N Exemplo: de um elemento na forma de um íon monoatômico é igual à sua eletrovalência. O nox de um elemento na forma de molécula ou de íon composto não é obrigatoriamente igual à sua valência. A valência, nesses casos, é dada pelo número de ligações dativas. Cada ligação covalente conta como uma unidade de valência, e cada ligação dativa, como duas unidades de valência. OXIRREDUÇÃO Numa reação de oxirredução sempre há perda e ganho simultâneos de elétrons, pois os que são perdidos por um átomo, íon ou molécula são imediatamente recebidos por outros. A perda de elétrons é chamada de oxidação. O ganho de elétrons é chamado de redução. Este processo de perda e ganho de elétrons alteram os números de oxidação dos elementos da seguinte forma: Na oxidação, o número de oxidação (Nox) do elemento aumenta (pois ele perde elétrons). Na redução, o número de oxidação (Nox) se reduz ( pois o e Redutores e oxidantes O agente redutor é que provoca a redução, perdendo elétrons. Entretanto, perder elétrons significa se O agente redutor se oxida (ou sofre oxidação) O agente oxidante provoca a oxidação, recebendo elétrons. O agente oxidante se reduz (ou sofre redução) Redução: ganho de elétrons ( diminuição de Nox) Oxidação: perda de elétrons ( aumento de Nox) Redutor: fornece elétrons e se oxida (Nox aumenta) elétrons e se reduz (Nox diminui) O redutor reduz o oxidante O oxidante oxida o redutor Nem todas as reações são de oxirredução. Nas reações de oxirredução sempre ocorre alguma mudança do número de oxidação de pelo menos dois elementos (o oxidante e o O + ½ O2 (decomposição da água oxigenada) Nas reações sem oxirredução, nenhum elemento sofre mudança no número de oxidação (N ��� de um elemento na forma de um íon monoatômico é igual à sua eletrovalência. O nox de um elemento na forma de molécula ou de íon composto não é obrigatoriamente igual à sua valência. A valência, nesses casos, é dada pelo número de ligações dativas. Cada ligação covalente conta como uma unidade de valência, e cada ligação Numa reação de oxirredução sempre há perda e ganho simultâneos de elétrons, pois os que são perdidos por um átomo, íon ou molécula são imediatamente recebidos por outros. A perda de elétrons é chamada de oxidação. O ganho de elétrons é chamado de redução. Este processo de perda e ganho de elétrons alteram os números de oxidação dos elementos da seguinte ) do elemento aumenta (pois ele perde elétrons). ) se reduz ( pois o elemento ganha elétrons). O agente redutor é que provoca a redução, perdendo elétrons. Entretanto, perder elétrons significa se oxidação, recebendo elétrons. O agente oxidante se reduz Nem todas as reações são de oxirredução. Nas reações de oxirredução sempre ocorre alguma mudança do número de oxidação de pelo menos dois elementos (o oxidante e o redutor). Nas reações sem oxirredução, nenhum elemento sofre mudança no número de oxidação (Nox). � SO2 + H2O H2SO3 Processo de obtenção de água de cloro O cloro reage com a água formando HCl e HClO, a solução resultante recebe o nome de água de cloro: Cl2 (g) + H2O (l) HCl (aq) + HClO (q) O HClO é poderoso oxidante Com soluções de hidróxidos, em vez de ácidos, formam a reação com NaOH (aq) Cl2 + 2 NaOH (aq) Ou por etapas: Cl2 + H2O HCl + HClO HCl + NaOH NaCl + H HClO + NaOH NaClO + H Cl2(g) + 2 NaOH (aq) Esta é uma reação de auto (Cl2) e o hipoclorito (ClO -) por serem agentes oxidantes, são utilizados como alvejantes e desinfetantes. O cloro é utilizado como alvejante na fabricação do papel, raiom, algodão, linho e como desinfetante na obtenção da água potável e nas piscinas. A ação batericidado cloro é dev hipocloroso que se forma por reação com a água e que tem uma ação fatal sobre as bactérias. Água oxigenada a água oxigenada pode atuar como oxidante ou como redutora, exemplos: como oxidante H2O2 + SO3 2- H2O + SO Aqui ela oxida o SO4 2 - a SO32- como redutora H2O2 + MnO4 - + H+ Aqui ela reduz o MnO4- a Mn 2+ Exemplos de oxidantes e redutores. de cloro O cloro reage com a água formando HCl e HClO, a solução resultante recebe o nome de água de HCl (aq) + HClO (q) Com soluções de hidróxidos, em vez de ácidos, formam-se os sais correspondente NaCl (aq) + NaClO (aq) + H2O (l) HCl + HClO NaCl + H2 NaClO + H2O NaCl (aq) + NaClO (aq) + H2O(l) Esta é uma reação de auto – redução, pois parte do cloro se oxida e parte se reduz. O cloro ) por serem agentes oxidantes, são utilizados como alvejantes e desinfetantes. O cloro é utilizado como alvejante na fabricação do papel, raiom, algodão, linho e como desinfetante na obtenção da água potável e nas piscinas. A ação batericida do cloro é dev hipocloroso que se forma por reação com a água e que tem uma ação fatal sobre as bactérias. a água oxigenada pode atuar como oxidante ou como redutora, exemplos: O + SO4 2 - Mn 2+ + O2 + H2O ��� O cloro reage com a água formando HCl e HClO, a solução resultante recebe o nome de água de se os sais correspondentes. Vejamos redução, pois parte do cloro se oxida e parte se reduz. O cloro ) por serem agentes oxidantes, são utilizados como alvejantes e desinfetantes. O cloro é utilizado como alvejante na fabricação do papel, raiom, algodão, linho e como desinfetante na obtenção da água potável e nas piscinas. A ação batericida do cloro é devida ao ácido hipocloroso que se forma por reação com a água e que tem uma ação fatal sobre as bactérias. � Água oxigenada É um composto pouco estável, decompondo 2H 2O2 H2O + O2 A decomposição é facilitada pela ação da luz (por isso a água oxigenada é guardada em frascos escuros). Emprega-se água oxigenada com bactericida no tratamento de feridas, pois o oxigênio nascente liberado destrói as bactérias: H2O2 H2O + [O] A água oxigenada encontrada no comércio constitui uma solução de água oxigenada, ou seja, H dissolvida em água. Função química corresponde a um conjunto de substâncias que apresentam propriedades químicas semelhantes. No século XVIII origina dos minerais. Substância orgânica é a que se origina dos organismos vivos (vegetais e animais). Posteriormente, verificou- substâncias inorgânicas (ou minerais) são as formadas pelos demais elementos químicos. Nos dias de hoje, são conhecidas exceções; de fato, há compostos que se comportam como substâncias inorgânicas, como CO, CO2, Na as suas características essas substâncias são consideradas como inorgânicas. Função química corresponde a um conjunto de substâncias que apresentam propriedades químicas semelhantes e que são denominadas funcionais. Em função dessas propriedades podemos agrupar as substâncias em grupos aos quais chamaremos de funções inorgânicas. As principais funções inorgânicas são: . Função ácida. . Função base ou hidróxido. . Função sal. . Função óxido. É um composto pouco estável, decompondo –se facilmente em água e oxigênio. A decomposição é facilitada pela ação da luz (por isso a água oxigenada é guardada em se água oxigenada com bactericida no tratamento de feridas, pois o oxigênio nascente liberado destrói as bactérias: igenada encontrada no comércio constitui uma solução de água oxigenada, ou seja, H Funções Inorgânicas Função química corresponde a um conjunto de substâncias que apresentam propriedades químicas semelhantes. No século XVIII dizia-se que substância inorgânica (ou mineral) é a que se origina dos minerais. Substância orgânica é a que se origina dos organismos vivos (vegetais e -se que todas as substâncias orgânicas são as que contêm carbono e ubstâncias inorgânicas (ou minerais) são as formadas pelos demais elementos químicos. Nos dias de hoje, são conhecidas exceções; de fato, há compostos que se comportam como substâncias , Na2CO3, KCN etc., mas, que contêm carbono em as suas características essas substâncias são consideradas como inorgânicas. Função química corresponde a um conjunto de substâncias que apresentam propriedades químicas semelhantes e que são denominadas funcionais. propriedades podemos agrupar as substâncias em grupos aos quais chamaremos As principais funções inorgânicas são: Função base ou hidróxido. ��� se facilmente em água e oxigênio. A decomposição é facilitada pela ação da luz (por isso a água oxigenada é guardada em se água oxigenada com bactericida no tratamento de feridas, pois o oxigênio igenada encontrada no comércio constitui uma solução de água oxigenada, ou seja, H2O2, Função química corresponde a um conjunto de substâncias que apresentam propriedades se que substância inorgânica (ou mineral) é a que se origina dos minerais. Substância orgânica é a que se origina dos organismos vivos (vegetais e se que todas as substâncias orgânicas são as que contêm carbono e ubstâncias inorgânicas (ou minerais) são as formadas pelos demais elementos químicos. Nos dias de hoje, são conhecidas exceções; de fato, há compostos que se comportam como substâncias , KCN etc., mas, que contêm carbono em sua estrutura. Devido as suas características essas substâncias são consideradas como inorgânicas. Função química corresponde a um conjunto de substâncias que apresentam propriedades propriedades podemos agrupar as substâncias em grupos aos quais chamaremos � � � 2 - DISSOCIAÇÃO E IONIZAÇÃO Para compreender os conceitos das funções deveremos distinguir os fenômenos de ionização e dissociação. Observe o fenômeno: H – Cl + H2O H3O + + Cl – Devido à diferença de eletronegatividade entre os átomos de hidrogênio e cloro a ligação covalente é quebrada produzindo íons. Este fenômeno chama-se ionização. A ionização ocorre com alguns compostos moleculares. Veja agora o fenômeno: NaCl + H2O Na + (aq) + Cl – (aq) Neste fenômeno os íons apenas são separados. O fenômeno será denominado de dissociação. A dissociação ocorre com os compostos iônicos. Grau de ionização ou dissociação (a) Quando as espécies químicas estão em solução aquosa, nem todas sofrem ionização ou dissociação. A porcentagem de espécies que sofrem estes fenômenos é dada pelo grau de ionização ou dissociação. nº de moléculas ionizadas (ni) a = __________________________ nº de moléculas dissolvidas (n) 3 – ÁCIDOS Ácido, segundo Arrhenius (1887), é toda substância que, em solução aquosa, libera única e exclusivamente íons H+ . Um exemplo é o ácido clorídrico, de fórmula HCl: HCl H+ + Cl – Alguns anos mais tarde, em 1923, Brønsted e Lowry propuseram a idéia de que ácido é uma substância que pode ceder prótons (íons H+). Esta última definição, generaliza a teoria de ácidos de Arrhenius. A teoria de Brønsted e Lowry de ácidos também serve para dissoluções não aquosas; as duas teorias são muito parecidas na definição de ácido, mas a de Brønsted-Lowry é muito mais geral. Lewis em 1923 ampliou ainda mais a definição de ácidos, teoria que não obteve repercussão até alguns anos mais tarde. Segundo a teoría de Lewis um ácido é aquela espécie química que, em qualquer meio, pode aceitar um par de elétrons. Desta forma incluem-se substâncias que se comportam como ácidos, mas não cumprem a definição de Brønsted e Lowry, sendo denominadas � � � ácidos de Lewis. Visto queo protão, segundo esta definição, é um ácido de Lewis ( tem vazio o orbital 1s, onde pode alojar-se o par de elétrons), pode-se afirmar que todos os ácidos de Brønsted-Lowry são ácidos de Lewis, e todos os ácidos de Arrhenius são de Brønsted-Lowry. Exemplos de ácidos de Brønsted e Lowry: HCl, HNO3, H3PO4 - se doarem o H+ durante a reação. Se estiverem em solução aquosa também são ácidos de Arrhenius. Exemplos de ácidos de Lewis: Ag+, AlCl3, CO2, SO3 – se receberem par de elétrons. Atualmente,sabe se que a definição Arrhenius não é rigorosamente correta. Na verdade, em solução aquosa, o cátion H+ se uno a uma molécula de água formando o íon H3O+, chamado hidrônio ou hidroxônio: H+ + H2O H3O+ Características dos ácidos: A palavra "ácido" é originária do termo em latim acidu, que significa "azedo", e apresentam as seguintes características: • Sabor azedo • Formam soluções aquosas condutoras de eletricidades • Mudam de cor com certas substâncias ( indicadores de ácidos ) • Desidratam a matéria orgânica • Neutralizam bases formando sal e água. Classificação: Quanto a presença de oxigénio: • Hidrácidos: sem oxigênio. Ex: HCl, HBr e H2S. • Oxiácidos: com oxigênio. Ex: HNO3 , H2SO4 e H3 PO4. Quanto a volatilidade: Todo composto iônico é não-volátil. Portanto, os sais e os hidróxidos metálicos são não-voláteis. • Principais ácidos voláteis: HF, HCl, HBr, HI, H2S, HCN, HNO2, HNO3 e CH3-COOH. • Principais ácidos fixos ou não-voláteis: H2SO4 e H3PO4. A única base volátil é o hidróxido de amônio. Quanto à força: Um ácido forte é aquele que se ioniza completamente na água, isto é, libera íons H+, porém não os recebe. O exemplo anterior (� ���� ������� �) é um ácido forte. Outro é o � ��������� �. Um ácido fraco também libera íons H+ , porém parcialmente, estabelecendo um equilíbrio químico. A maioria dos � ����� ������ �� são deste tipo, e também alguns sais como o ������� ��� ��������. HAc H+ + Ac- ( em solução aquosa ) ��� � Neste caso HAc equivale ao ácido acético, e a seta dupla indica o equilíbrio Figura 1: Um parafuso, contendo ferro em sua composição e um fio de cobre mergulhados em ácido clorídrico. O ácido clorídrico não reage com o fio de cobre. • Ácidos fortes, quando a ionização ocorre em grande extensão. Exemplos: HCl, HBr, HI . Ácidos HxEOy, nos quais (y - x) ³ 2, como HClO4, HNO3 e H2SO4. • Ácidos fracos, quando a ionização ocorre em pequena extensão. Exemplos: H2S e ácidos HxEOy, nos quais (y - x) = 0, como HClO, H3BO3. • Ácidos semifortes, quando a ionização ocorre em extensão intermediária. Exemplos: HF e ácidos HxEOy, nos quais (y - x) = 1, como H3PO4, HNO2, H2SO3. Exceção: H2CO3 é fraco, embora (y - x) = 1. N é o número de moléculas que foram ionizadas pelo número total de moléculas. Força: Forte: Grau de ionização acima de 50%. Semi-forte: Grau de ionização entre 5% a 50%. Fraco: Grau de ionização abaixo de 5%. Quanto ao número de grupos funcionais (H+): Monopróticos: H2SO4, H3PO4, H3BO3, H3PO3 Dipróticos: H2S, H2Cr2O7, H2MnO4, H3PO3, etc Quanto ao grau de hidratação: Orto: Ácido hidratado: H3PO4 (Fosfórico) Meta: Ácido menos uma molécula de água: H3PO4 - H2O = HPO3 (Metafosfórico) Piro: 2 ácidos menos uma molécula de água: 2 H4PO4 - H2O = H4P2O7 (Pirofosfórico) Nomenclatura dos Ácidos Hidrácidos: Nos ácidos sem oxigênio a nomenclatura é bem simples, é só seguir a regra abaixo: Ácido ................................. ídrico nome do elemento ��� � Os nomes dos hidrácidos são formados acrescentando-se a terminação ídrico às primeiras letras do nome do elemento químico. Exemplos: HCl – ácido clorídrico HBr – ácido bromídrico HI – ácido iodídrico Oxiácidos: Os nomes dos ácidos com oxigênio são dados a partir das reações de ionização dos mesmos: Reação de ionização do ácido H2CO3. H2CO3 2 H+ + CO3-2 O ânion CO3-2 é denominado de carbonato, a partir desse nome estabelece uma comparação seguindo o quadro abaixo: Tabela 1: Sufixos para Oxiácidos. Como a terminação de carbonato é ATO, a nomenclatura para o ácido da qual deriva este ânion será Ácido carbônico (sufixo – ico). H2CO3 2 H+ + CO3-2 Ácido carbônico Carbonato Em função do NOX: NOX Elemento Nome do Ácido -1, -2 Elemento + ÍDRICO +1 HIPO + Elemento + OSO +3, +4 Elemento + OSO +5, +6 Elemento + ICO +7 PER + Elemento + ICO Tabela 2: Nomenclatura em função do NOX. Exceções: B e C, quando ligados a: O2 = OSO O3 = ICO H2PO3=META H3PO4=ORTO��������� H4P2O7 = PIRO Uso de alguns ácidos importantes: Bateriaautomotiva H2SO4 Catalisador Desidratante Mede o nível de industrialização de um país. HCl- Ácido estomacal HF – Ácido usado por vidraceiros Ânions Sufixo ITO oso ATO ico ��� � HCN – Ácido presente nas câmaras de gás HClO - Água sanitária (clorofina) H2CO3 - Bebidas gasosas H2S - Ovos podres CH3COOH - Vinagre Fórmula Nome Fórmula Nome HAlO2 Ácido Alumínico HIO4 Ácido Periódico H3BO3 Ácido Bórico H2MnO4 Ácido Mangânico HBrO2 Ácido Bromoso HMnO4 Ácido Permangânico H2CO3 Acído Carbônico HNO2 Ácido Nitroso HCN Ácido Cianídrico HNO3 Ácido Nítrico HClO Ácido Hipocloroso H2PO2 Ácido Metafosfórico HCl Ácido Clorídrico H3PO4 Ácido (Orto)fosfórico HCrO4 Ácido Crômico H4P2O7 Ácido Pirofosfórico H2CrO7 Àcido Dicrômico H2S Ácido Sulfídrico HF Ácido Fluorídrico H2SO3 Ácido Sulfuroso HFO3 Ácido Fluórico H2SO4 Ácido Sulfúrico HI Ácido Iodídrico H2ZnO2 Ácido Zíncico Tabela 3: Fórmula e nome de alguns ácidos. 4 – BASES Segundo Svante Arrhenius, uma base (também chamada de álcali) é qualquer substância que libera única e exclusivamente o ânion OH– (íons hidroxila ou oxidrila) em solução aquosa. Soluções com estas propriedades dizem-se básicas ou alcalinas. NaOH Na+ + OH- Figura 2: Hidróxido de Sódio (NaOH) As bases possuem baixas concentrações de ions H+ sendo considerado base as soluções que têm pH acima de 7. Possuem sabor adstringente (ou popularmente, cica) e são empregadas como produtos de limpeza, medicamentos (antiácidos) entre outros. Muitas bases, como o hidróxido de magnésio (leite de magnésia) são fracas e não trazem danos. Outras como o hidróxido de sódio (NaOH ou soda cáustica) são corrosivas e sua manipulação ��� � deve ser feita com cuidado. Quando em contato com o papel tornassol vermelho apresentam a cor azul-marinho ou violeta. Em 1923, o químico dinamarquês Johannes Nicolaus Brønsted e o inglês Thomas Martin Lowry propuseram a seguinte definição: Uma base é um aceitador de prótons (íon hidrônio H+) Mais tarde Gilbert Lewis definiu como base qualquer substância que doa pares de elétrons não ligantes, numa reação química - doador do par electrônico. As bases neutralizam os ácidos, segundo conceito de Arrhenius, formando água e um sal: H2SO4 + Ca(OH)2 2 H2O + CaSO4 (ácido sulfúrico + hidróxido de cálcio = água + sulfato de cálcio) HCl + NaOH H2O + NaCl (ácido clorídrico + hidróxido de sódio = água + cloreto de sódio) Características gerais das bases: • Apresentam sabor caustico; • Estriam a matéria orgânica; • Deixam vermelha a solução alcoólica de fenolftaleína; • Neutralizam ácidos formando sal e água; Algumas bases (álcalis) conhecidas: • Soda Cáustica(NaOH) • Leite de magnésia(Mg(OH)2) • Cal hidratada (apagada) (Ca(OH)2) • Cloro de piscina • Água do mar (devido aos sais e outras substâncias diluídas nessa água, ela apresenta um pH relativamente alto, pois isso a torna básica) • Banana verde • Antiácidos em geral • Produtos de limpeza • Amônia (NH3) • Sabão (todos) e detergente ��� � Classificação: Quanto ao número de hidroxilas: Monobases (1 OH-): NaOH, KOH, NH3OH Dibases (2 OH-): Mg(OH)2, Ca(OH)2, Fe(OH)2, Ba(OH)2 Tribases (3 OH-): Al(OH)3, Fe(OH)3 Tetrabases (4 OH-): Sn(OH)4, Pb(OH)4 Quanto ao grau de dissociação: Bases fortes: São as que dissociam muito. Em geral os metais alcalinos e alcalino-terrosos formam bases fortes (família IA e IIA da Tabela periódica). Porém, o hidróxido de Berílio e o hidóxido de Magnésio são bases fracas. Bases fracas: São as bases formadas pelos demais metais e o hidróxido de amônio, por terem caráter molecular Quanto à solubilidade em água: Solúveis: Todas as bases formadas pelos metais alcalinos são solúveis. Podemos citar também o hidróxido de amônio, que apesar de ser uma base fraca, é solúvel. Pouco solúveis: São as bases formadas pelos metais alcalino-terrosos em geral. Insolúveis: As demais bases. Vale lembrar sempre alguma parcela dissolve, mas chama-se insolúvel quando essa quantidade é insignificante em relação ao volume total. Nomenclatura das bases Há duas maneiras de se dar nome às bases: 1ª maneira: Hidróxido de .................................. Nome do Elemento NaOH - Hidróxido de Sódio Fe(OH)2 - Hidróxido de Ferro II Fe(OH)3 - Hidróxido de Ferro III ��� � Algarismo romano indicando o Nox do cátion, opcionalmente entre parêntesis. 2ª maneira: A partir do NOX estabelece a nomenclatura conforme o a tabela abaixo Tabela 4: Sufixos para Hidróxidos. Fe(OH)2 - hidróxido ferroso Fe(OH)3 - hidróxido férrico 5 – SAIS Em química, um sal é um composto iônico, ou seja, formado por cátions e ânions. Eles são tipicamente o produto de uma reação química entre: Uma base e um ácido: forma-se um sal e água. 2 NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O Um metal e um ácido: forma-se um sal e hidrogênio. Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2 Um óxido ácido e um óxido básico: forma-se um sal. CO2 + CaO → CaCO3 Os íons que formam os sais podem ser monoatómicos (como o ânion fluoreto, F- ou o cátion cálcio, Ca2+) ou poliatómicos (como o ânion sulfato, SO4 2-). Podem ainda ser inorgânicos (como o já referido sulfato) ou orgânicos (como o ânion acetato, CH3COO-). Em geral, os sais formam cristais. São frequentemente solúveis em água, onde os dois íons se separam. Os sais em geral têm um alto ponto de fusão, reduzida dureza e pouca compressibilidade. Se fundidos ou dissolvidos em água, conduzem electricidade, pois dissociam-se nos seus íons constituintes, passando estes a funcionar como electrólitos. O sal mais popularmente conhecido é o cloreto de sódio, vulgarmente conhecido como "sal comum" ou "sal da cozinha", por ser largamente utilizado na alimentação humana. Figura 3: Cloreto de Sódio ( NaCl ) cobrindo o Bequer Nox Sufixo Menor oso Maior ico ��� � A neutralização dos ácidos pelas bases pode ser total ou parcial, dando origem a sais ácidos ou básicos Características gerais das sais: • Apresentam sabor salgado; • Conduzem corrente elétrica quando estão em solução; • Os sais reagem com ácidos, com hidróxidos, com outros sais e com metais; Nomenclatura e Formulação A fórmula química de um sal é sempre representada usando em primeiro lugar o cátion e depois o ânion que o compõem. Um sal é designado juntando o nome do ânion e o nome do cátion que o constituem, por esta ordem. O ânion toma um nome de acordo com a terminação do nome do ácido que lhes dá origem: Terminação do ácido Terminação do ânion Exemplo de ânion Exemplo de sal -ídrico -eto ácido clorídrico (HCl) → cloreto (Cl-) cloreto de sódio (NaCl) -ico -ato ácido fosfórico (H3PO4) → fosfato (PO43-) fosfato de magnésio (Mg3(PO43-)2) -oso -ito ácido sulfuroso (H2SO3) → sulfito (SO32-) sulfito de potássio Tabela 5: Nomenclatura dos Sais(Ânion). Usando a regra do NOX A terminação do nome do ânion depende do número de oxidação do seu átomo central: Nome do ácido Número de oxidação Ânion (átomo central) hipo...oso +1, +2 hipo...ito ...oso +3, +4 ...ito ...ico +5, +6 ...ato per...ico +7 per...ato Tabela 6: Nomenclatura dos Sais (NOX) ��� � Sais neutros ou normais: São obtidos por neutralização total (H+ions = OH-): H2CO3 + Ca(OH)2 ↔↔↔↔ CaCO3 + 2 H2O 2 NaOH + H2SO4 →→→→ NaSO4 + 2 H2O Sais Ácidos e Sais Básicos: São obtidos por neutralização parcial (H+ions ≠ OH-): H2CO3 + NaOH ↔↔↔↔ NaHCO3 + H2O Sal ácido ou hidrogenossal HCl + Mg(OH)2 ↔↔↔↔ Mg(OH)Cl + H2O Sal básico ou hidróxissal Classificação: Quanto à Presença de Oxigênio • Oxissais : CaSO4 , CaCO3 , KNO3 • Halóides: NaCl , CaCl2 , KCl Quanto ao Número de Elementos • Binários: NaCl , KBr , CaCl2 • Ternários: CaSO4 , Al2(SO4)3 • Quaternários: NaCNO , Na4Fe(CN)6 Quanto à Presença de Água • Hidratados: CuSO4.5 H2O; CaSO4.2 H2O • Anidro: KCl; NaCl; CaSO4 Quanto à Natureza • Neutros ou normais: NaBr; CaCO3 • Ácidos ou Hidrogenossais: NaHCO3; CaHPO4 • Básicos ou Hidroxissais: Ca(OH)Br • Duplos ou mistos: NaKSO4; CaClBr 6 – ÓXIDOS Um óxido é um composto químico binário formado por átomos de oxigênio com outros elementos. Os óxidos constituem um grande grupo na química pois a maioria dos elementos químicos formam óxidos. Alguns exemplos de óxidos com os quais convivemos são: ferrugem (óxido de ferro III), gás carbônico (óxido de carbono IV ou dióxido de carbono), cal (óxido de cálcio). Nos óxidos, o elemento mais eletronegativo deve ser o oxigênio. Os compostos OF2 ou O2F2 não são óxidos pois o flúor é mais eletronegativo que o oxigênio. Estes compostos são chamados fluoretos de oxigênio. � � � Óxidos Básicos: Definição: São óxidos em que o elemento ligado ao oxigênio é um metal com baixo número de oxidação (+1 e +2, exceto Pb, Zn, As, Sb e Sn, os quais formam sempre óxidos anfóteros). Os óxidos de caráter mais básico são os óxidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos. Os óxidos básicos possuem estrutura iônica devido à diferença de eletronegatividade entre o metal (que é baixa) e o oxigênio (que é alta), por terem este caráter iônico apresentam estado físico sólido. Alguns exemplos: • Na2O - óxido de sódio • CaO - óxido de cálcio (cal viva) • BaO - óxido de bário (barita) • CuO - óxido de cobre(II) (óxido cúprico) • Cu2O - óxido de cobre(I) (óxido cuproso/cuprita) • FeO - óxido de ferro(II) (óxido ferroso Reações: Reagem com a água formando uma base e com ácidos formando sal e água (neutralizando o ácido)O cálculo do nox em alguns casos ajuda a dar a nomenclatura do elementos. Exemplos: • Na2O + H2O 2NaOH • K2O + H2O 2KOH • CaO + H2O Ca(OH)2 • FeO + H2O Fe(OH)2 • Na2O + 2HNO3 2NaNO3 + H2O • Cu2O + 2HCl 2CuCl + H2O • CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O • 3FeO + 2H 3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2O Óxidos Ácidos ou Anidridos: Definição: São óxidos em que o elemento ligado ao oxigênio é um ametal ou metal com alto número de oxidação (nox +5 +6 +7) . Possuem estrutura molecular, pois a diferença de eletronegatividade entre o oxigênio e o outro elemento não é tão grande. Resultam da desidratação dos ácidos e, por isso, são chamados anidridos de ácidos. Alguns exemplos:CO2 óxido de carbono IV ou dióxido de (mono)carbono ou anidrido carbônico SO2 óxido de enxofre IV ou dióxido de (mono)enxofre ou anidrido sulfuroso. SO3 óxido de enxofre VI ou trióxido de (mono)enxofre ou anidrido sulfúrico. Cl2O óxido de cloro I ou monóxido de dicloro ou anidrido hipocloroso. Cl2O7 óxido de cloro VII ou heptóxido de dicloro ou anidrido perclórico. � � � SiO2 óxido de silício ou dióxido de (mono)silício ou anidrido silícico. MnO3 óxido de manganês VI ou trióxido de (mono)manganês ou anidrido mangânico. Mn2O7 óxido de manganês VII ou heptóxido de dimanganês ou anidrido permangânico. Anidrido [Nome do Elemento] + se nox = (+1 e +2) prefixo HIPO + sufixo OSO Exemplo: Anidrido Hipoiodoso I2O NOX do Iodo = +1 Anidrido [Nome do Elemento] + se nox = (+3 e +4) + sufixo OSO Exemplo: Anidrido Iodoso I2O3 NOX do Iodo = +3 Anidrido [Nome do Elemento] + se nox = (+5 e +6) + sufixo ICO Exemplo: Anidrido Iódico I2O5 NOX do Iodo = +5 Anidrido [Nome do Elemento] + se nox = (+7) prefixo HIPER/PER + sufixo ICO Exemplo: Anidrido Periódico I2O7 NOX do Iodo = +7 SO3 Anidrido Sulfúrico SO2 Anidrido Sulfuroso Exceção: CO2 dióxido de carbono ou Anidrido Carbônico Reações: Reagem com água formando um ácido oxigenado e com bases formando sal e água (neutralizando a base). Exemplos: • SO2 + H2O H2SO3 • P2O5 + 3H2O 2H3PO4 • N2O3 + H2O 2HNO2 • CO2 + H2O H2CO3 • SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O • P2O5 + 6LiOH 2Li3PO4 + 3H2O • N2O3 + Ba(OH)2 Ba(NO2)2 + H2O • CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O Óxidos Anfóteros: Definição: São óxidos de metais de transição e semi-metais, que apresentam número de oxidação igual a 3+ ou 4+, capazes de reagir tanto com ácidos quanto com bases, fornecendo sal e água. Por possuírem propriedades intermediárias entre os óxidos ácidos e os óxidos básicos, podem se comportar como óxidos ácidos e como básicos. Dependendo do metal ligado ao oxigênio pode haver predominância do caráter ácido ou básico. O caráter ácido do óxido aumenta à medida que seu elemento formador aproxima-se, na tabela periódica, dos não-metais. O caráter básico do óxido ��� � aumenta à medida que o elemento formador aproxima-se dos metais alcalinos e alcalino-terrosos. A estrutura dos óxidos anfóteros pode ser iônica ou molecular. Alguns exemplos: • SnO óxido de estanho II • SnO2 óxido de estanho IV • Fe2O3 óxido de ferro III • ZnO óxido de zinco • Al2O3 óxido de alumínio Observação: Os óxidos de Pb, Zn, As, Sb e Sn, independente de seus números de oxidação, são classificados como óxidos anfóteros. Reações: Reagem com ácidos formando sal e água (o metal do óxido torna-se o cátion do sal), e com bases formando sal e água também (neste caso o metal formador do óxido torna-se o ânion do sal). Exemplos: • ZnO + H2SO4 ZnSO4 + H2O • ZnO + 2KOH K2ZnO2 + H2O • Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O • Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O Alguns dos ânions formados são: • ZnO2-2 zincato • AlO2 - aluminato • SnO2-2 estanito • SnO3-2 estanato • PbO2-2 plumbito • PbO3-2 plumbato • AsO3-3 arsenito • AsO4-3 arseniato Óxidos Neutros: Definição: São óxidos que não apresentam características ácidas nem básicas. Não reagem com água, nem com ácidos, nem com bases. O fato de não apresentarem caráter ácido ou básico não significa que sejam inertes. São formados por não-metais ligados ao oxigênio, e geralmente apresentam-se no estado físico gasoso. Alguns exemplos: CO óxido de carbono II NO óxido de nitrogênio II N2O óxido de nitrogênio I - veja Óxido nitroso ��� � Óxidos Duplos ou Mistos: Definição: São aqueles que originam dois óxidos ao serem aquecidos. Quando se reage um óxido duplo com um ácido, o produto formado é composto de dois sais de mesmo cátion, mas com nox diferentes, e mais água. Alguns exemplos: Fe3O4, Pb3O4, Mn3O4. Exemplo de reação: Fe3O4 +8HCl 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O Peróxidos: Definição: São os óxidos formados por cátions das famílias dos metais alcalinos (1A) e metais alcalinos terrosos (2A) e pelo oxigênio com nox igual a -1. Um exemplo é o peróxido de hidrogênio (H2O2), componente da água oxigenada. Sua aplicação se dá em cortes e feridas que correm o risco de infecção bacteriana. A degradação do peróxido de hidrogênio pela enzima catalase libera oxigênio (O2) o que causa a morte de bactérias anaeróbicas. Exemplos: • Na2O2 • BaO2 Superóxidos: São associações de uma molécula de O2 (oxigênio atômico) com uma de O2-2 (peróxido), assim, o oxigênio tem nox igual a -1/2. Os ânions superóxidos são altamente reativos e têm capacidade de cindir outras moléculas à medida que entram em contato. Normalmente as mitocôndrias têm esses ânions sob controle. Se algum sai para o citoplasma celular, há uma quantidade de reações químicas protetoras que podem ser ativadas para absorvê-los e prevenir algum dano celular. Óxidos de Metais: Óxido de [Nome do Metal], caso o cátion apresente somente uma carga. • Na2O Óxido de sódio • ZnO Óxido de zinco • Al2O3 Óxido de alumínio Caso o elemento apresente mais de uma carga(quando não tiver nox fixo), poderemos utilizar Óxido de [nome do elemento] + carga do elemento. • Fe2O3 Óxido de ferro III • SnO2 Óxido de estanho IV Pode-se também fazer uso dos sufixos ico (maior Nox) e oso (menor Nox), para o caso do elemento apresentar duas cargas. • Fe2O3 Óxido férrico • FeO Óxido ferroso • Cu2O Óxido cuproso ��� � • CuO Óxido cúprico • SnO Óxido estanoso • SnO2 Óxido estânico Óxidos de Ametais [Mono, Di, Tri...] + Óxido de [(Mono), Di, Tri] + [Nome do Ametal] SO3 Trióxido de (Mono)Enxofre N2O5 Pentóxido de Dinitrogênio REAÇÕES QUÍMICAS A queima de uma vela, a obtenção de álcool etílico a partir de açúcar e o enferrujamento de um pedaço de ferro são exemplos de transformações onde são formadas substâncias com propriedades diferentes das substâncias que interagem. Tais transformações são chamadas reações químicas. As substâncias que interagem são chamadas reagentes e as formadas de produtos. No final do século XVIII, estudos experimentais levaram os cientistas da época a concluir que as reações químicas obedecem a certas leis. Estas leis são de dois tipos: • leis ponderais: tratam das relações entre as massas de reagentes e produtos que participam de uma reação; • leis volumétricas: tratam das relações entre volumes de gases que reagem e são formados numa reação. Definição da reação química e porque ela é importante para o corpo humano As reações químicas envolvem a formação ou o rompimento de ligações entre átomos. Estas reações ocorrem continuamente em todas as células de seu corpo. As reações químicas são os meios pelos quais as estruturas corporais são construídas e as funções corporais executadas. Após uma reação química, o número total de átomos permanece o mesmo, mas, por causa do rearranjo que ocorre entre os átomos, existem novas moléculas com novas propriedades. Esta seção enfoca as reações químicas básicas, comuns a todas as células vivas. REAÇÕES DE SÍNTESE Quando dois ou mais átomos, íons ou moléculas combinam-se para a formação de moléculas novas e maiores, o processo é chamado de uma reação de síntese. A palavra síntese significa "combinação", e as reações de síntese envolvem a formação de novas ligações. As reações de síntese podem ser expressas como se segue: ��� � A Átomo, íon ou molécula A + B Átomo, íon ou molécula B Combinam-se para formar →
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