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Aula 00 Química p/ Bombeiros-DF - Soldado (com videoaulas) Professor: Wagner Bertolini Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 1 de 41 SUMÁRIO PÁGINA 1. Saudação e Apresentação do professor 01 2. Apresentação do curso 03 3. Cronograma das Aulas 05 4. Algumas questões comentadas 06 5. Modelos Atômicos 09 6. Atomística 18 7. Elementos Químicos 31 1. Saudação e apresentação do professor Olá meus novos amigos, É com grande satisfação que apresento a vocês este curso de QUÍMICA, projetado especialmente para ajuda-los a serem aprovados neste concurso. Ser um BOMBEIRO é realmente fantástico. Uma das profissões mais respeitadas e valorizadas pela sociedade brasileira. E muitos buscam este sonho. Nem vou usar este espaço para descrever esta fascinante profissão. Sabendo disto, é óbvio que MUITOS candidatos buscarão esta vaga. Muitos já estavam estudando para este concurso há meses. Mesmo sem sair o edital. Portanto, você deve antecipar seus estudos, pois, quando sai o edital o intervalo de tempo entre a publicação deste e a prova costuma ser de 40 dias. Pouco tempo para muita matéria. Por isto, antecipar os estudos é a melhor estratégia. Para tranquilizá-lo: se houver alguma modificação ou divergência de conteúdos entre este curso e alterações que possam ocorrer no conteúdo previsto no edital farei as devidas adequações. AULA 00: APRESENTAÇÃO DO CURSO 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 2 de 41 As datas previstas para as aulas poderão ser modificadas. Mas, coloquei algumas datas em que são datas máximas das postagens, podendo aulas serem antecipadas. Quero tranquilizá-los quanto a isto: tenho 100% do curso feito. Se você conhece algum dos meus cursos sabe que tenho centenas e centenas de questões das bancas mais importantes do país e, principalmente, dos concursos mais recentes. Já tenho todas as aulas gravadas em vídeo (que serão colocadas de acordo com o conteúdo). Permitam-me fazer uma breve apresentação de minha trajetória acadêmica e profissional: - Aprovado no concurso de Perito Criminal PCSP 2013. - Professor de editoras voltadas a concursos públicos, ministrando diversos cursos e, em especial, na área de Segurança Pública. -Graduado pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas pela USP-RP, em 1990; - Mestre em síntese de complexos bioinorgânicos de Rutênio, com liberação de óxido nítrico, pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas USP-RP; - Doutor em farmacotécnica, estudando o efeito de promotores de absorção cutânea visando à terapia fotodinâmica para o câncer de pele, Faculdade de Ciências Farmacêuticas pela USP-RP; - Especialista em espectrometria de massas, pela Faculdade de Química, USP-RP; - Professor de Química em ensino Médio e pré-vestibular (Anglo, Objetivo, COC) desde 1992. - Professor de Química (Orgânica, Geral, Analítica, Físico-Química e Inorgânica) em cursos de graduação; - Professor de Química Farmacêutica, em curso de graduação em Farmácia; - Professor de Pós-Graduação em Biotecnologia (controle de produtos e processos biotecnológicos); - Analista Químico em indústria farmacêutica, AKZO do Brasil, em São Paulo - SP. - Consultor de pesquisa entre empresa-Universidade, em Ribeirão Preto, onde resido atualmente. Espero poder contribuir com a sua capacitação para este concurso e consiga realizar seu sonho, como eu consegui realizar o meu. 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 3 de 41 A felicidade em ver meu aluno ser aprovado é muito grande, pois, indiretamente valoriza meu trabalho e nos dá a satisfação de ver que pude ajudar alguém a atingir seus sonhos. Só para ilustrar: nos últimos concursos diversos alunos que adquiriram meu curso foram aprovados em Perito Criminal de SP; Perito Criminal de Goiás (inclusive, o primeiro colocado foi meu aluno); Papiloscopistas em Goiás e do Distrito Federal; Químicos para o Ministério da Agricultura; Diversos cargos em concursos da PETROBRÁS, etc. E tenho grande orgulho em dizer que meus cursos sempre são muitíssimo bem avaliados pelos meus alunos (geralmente 90 a 95% entre ótimo e excelente). 2. Apresentação do curso Seguem abaixo comentários acerca do conteúdo e da metodologia do nosso curso: x Os tópicos são de abordagem compatível com o que é cobrado pela banca. x Teremos aulas em pdf, com direito a fórum de dúvidas e outros assuntos pertinentes, e todo conteúdo do concurso abordado em vídeo-aulas. x Meus cursos de Química para diversos concursos foram muito bem avaliados. Inclusive com índice de aprovação de quase 70% dos alunos que prestaram para o cargo de Perito Criminal da PC-SP e que estudaram por ele. x O curso oferece também suporte via fórum para tirar suas dúvidas em relação à teoria e resolução de exercícios. x As vídeo-aulas serão disponibilizadas, de imediato e gratuitamente dentro deste curso, conforme a programação, para melhorar seu aprendizado. São aulas muito direcionadas aos principais tópicos e com várias dicas e atalhos para se resolver uma questão mais rapidamente (principalmente nas vídeo-aulas). x A proposta do curso é facilitar o seu trabalho e reunir toda a teoria e inúmeros exercícios, no que tange aos assuntos do edital, em um só material. x Nosso curso será completo (teoria detalhada e muitas questões por aula). 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 4 de 41 x Fiz um levantamento dos últimos concursos de diferentes bancas e colocarei várias questões para você resolver e várias dezenas destas estarão resolvidas e comentadas. PRESTE SEMPRE MUITA ATENÇÃO QUANDO APARECER A CORUJINHA. AO LADO APARECE UMA DELAS. Estas corujinhas serão empregadas para chamar a sua atenção para vários aspectos dentro do nosso curso. OLHO NELAS!!!!! Esperamos contribuir muito para que você consiga alcançar seu objetivo (por sinal o objetivo de milhares de brasileiros) que á a aprovação em um concurso público. Observação importante: Este curso é protegido por direitos autorais (copyright), nos termos da Lei 9.610/98, que altera, atualiza e consolida a legislação sobre direitos autorais e dá outras providências. Grupos de rateio e pirataria são clandestinos, violam a lei e prejudicam os professores que elaboram os cursos. Valorize o trabalho de nossa equipe adquirindo os cursos honestamente através do site Estratégia Concursos ;-) Valorize o professor que se dedica para você conseguir seu objetivo, que é o mais importante. 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 5 de 41 3. PROGRAMAÇÃO DO CURSO AULA CONTEÚDO DATA 00 Apresentação do curso e aspectos iniciais sobrea Química 25 NOV 01 1 Classificação periódica dos elementos químicos. 1.1 Tabela Periódica: histórico e evolução. 1.2 Classificação dos elementos em metais, não metais, semimetais e gases nobres. 1.3 Configuração eletrônica dos elementos ao longo da Tabela. 1.4 Propriedades periódicas e aperiódicas. 12 DEZ 02 2 Radioatividade. 2.1 Natureza das emissões radioativas. 2.2 Leis da radioatividade. 2.3. cinética da desintegração radioativa. 2.4 Fenômenos de fissão nuclear e fusão nuclear. 2.5 Riscos e aplicações das reações nucleares. 24 DEZ 03 3 Ligações químicas. 3.1 Ligações iônica, covalente e metálica. 3.2 Ligações intra e intermoleculares. 04 JAN 04 4 Matéria e mudança de estado. 4.1 Sólidos, líquidos, gases e outros estados da matéria (ideais e reais). 4.2 Mudanças de estado e diagramas de fase. 4.3 Características e propriedades de gases, líquidos e sólidos. 4.4 Ligações químicas nos sólidos, líquidos e gases. 4.5 Métodos de separação de misturas 16 JAN 05 5 Gases. 5.1. Teoria cinética. 5.2 Leis dos gases. 5.3 Densidade dos gases. 5.4 Difusão e efusão dos gases. 5.5 Misturas gasosas. 30 JAN 06 6 Termoquímica. 6.1 Energia e calor. 6.2 Reações exotérmicas e endotérmicas. 6.3 Entalpia, entropia e energia livre. 6.4 Espontaneidade de uma reação. 6.5 Entalpias de formação e de combustão das substâncias. 6.6 Calor de reação em pressão constante e em volume constante. 10 FEV 07 7 Eletroquímica. 7.1 Potenciais de oxidação e redução. 7.2 Espontaneidade de uma reação de oxirredução. 7.3 Pilhas e acumuladores. 7.4 Eletrólise. 7.5 Corrosão. 23 FEV 08 8 Tecnologias associadas à química orgânica: petroquímica, polímeros sintéticos, aditivos em alimentos, agroquímica, drogas, medicamentos e biotecnologia. 03 MAR 09 SIMULADO E OUTROS ASSUNTOS COMPLEMENTARES que surgirem 10 MAR 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 6 de 41 4. Algumas questões comentadas Seguem abaixo algumas questões que selecionei e gabaritei para você. Abaixo seguem algumas questões. Misturei alguns temas (o que não ocorrerá nas aulas) para que você tenha uma ideia das questões e resoluções. Questão 01. Considere os compostos: ciclo-hexanotiol, 2-mercapto-etanol e 1,2- etanoditiol. A característica comum aos três compostos relacionados anteriormente é: A) Os três são álcoois cíclicos. B) Os três são álcoois alicíclicos. C) Os três são altamente cancerígenos. D) Os três têm átomos de enxofre substituindo o oxigênio em ligações como carbono e hidrogênio nos álcoois correspondentes. E) Os três têm átomos de enxofre substituindo o carbono em ligações como oxigênio e hidrogênio nos compostos correspondentes. GAB D RESOLUÇÃO: os compostos que possuem o elemento oxigênio em sua estrutura podem apresentar substituição deste por átomos de enxofre. Caso isto ocorra, o nome do composto apresentará sufixo tiol. COMENTÁRIO DO PROFESSOR: Por que se faz esta troca? Qual finalidade? Bem caro amigo, em Química medicinal farmacêutica esta troca é muito relevante, pois, permite modificar (pouco ou muito) várias propriedades físico- químicas do composto inicial. E isto modifica aspectos tais como: polaridade, solubilidade, absorção cutânea (em alguns tipos de fármacos), permeação por barreiras celulares, velocidade de metabolismo, potência do fármaco, etc. 2�QRPH�GHVWD�WURFD�QD�4XtPLFD�IDUPDFrXWLFD�p�³ELRLVRVWHULVPR´��5HSDUH�TXH�R� oxigênio e o enxofre estão na mesma família da tabela periódica. Portanto, não teríamos modificações nos números de elétrons nas camadas eletrônicas Questão 02) ³$� FDIHtQD� p� XP� GRV� DOFDORLGHV� PDLV� XWLOL]DGRV� SHODV� SHVVRDV�� (VWi� presente nas sementes do café, nas folhas de alguns tipos de ervas usadas na SUHSDUDomR�GH�FKiV��QR�FDFDX�H�QD�IUXWD�GR�JXDUDQi�´��$VVLQDOH�DV�IXQo}es presentes na cafeína: 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 7 de 41 A) Cetona e amina. B) Cetona e fenol. C) Amina e amida. D) Cetona e amida. E) Amida e fenol. GAB C RESOLUÇÃO: Basta identificar as funções. Uma dica para diferenciar amida e amina que dou é que amiDa (tem D de dupla, no caso dupla com oxigênio no carbono imediatamente vizinho do Nitrogênio). A amida aparece duas vezes. Questão 03) Os compostos isobutanol, 3-metilbutanal e propionato de alila são, respectivamente: A) Um álcool, um aldeído e um éster B) Um álcool, um aldeído e um éter. C) Uma cetona, um éster e um ácido carboxílico. D) Um éster, um éter e uma cetona. E) Um aromático, uma cetona e um éster. GAB A Somente pelos sufixos (terminações dos nomes seria possível de responder). Questão muito fácil, de resposta imediata. Isobutanol: terminação ol de álcool 3-metilbutanal: terminação AL, de aldeído 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 8 de 41 propionato de alila: terminação ato pode ser sal (se o nome tiver depois um metal, exemplo, propionato de sódio); pode ser um éster (se depois do sufixo oato tiver o nome de um radical carbônico), como no caso em questão (metila, etila, butila, alila) OBS: a terminação ol também estar presente nas funções fenol e enol, quando se emprega os nomes oficiais. Porém, no caso de fenol deve-se observar a necessidade de ter uma cadeia aromática (referente ao benzeno). No caso do enol deve-se observar que a terminação ol é precedida da indicação de dupla ligação entre carbonos (en + ol = enOL). Questão 04) Sabe-se que a massa molar da água é de 18g/mol, bem mais próxima do metano (16g/mol). O metano, no entanto, é um gás à temperatura ambiente, enquanto a água é líquida. Sua temperatura de ebulição (± 161ºC) é muito inferior à água (100º). Poderíamos argumentar que a água é formada por moléculas polares, enquanto o metano, por moléculas apolares. Como se explica esse fato? A) Força de Van der Waals B) Ligação dipolo-dipolo. C) Ligação covalente. D) Ligação iônica. E) Ponte de hidrogênio. GAB E RESOLUÇÂO: A molécula de água é polar e apresenta H ligado diretamente ao Oxigênio, caracterizando um dos tipos de ligação por pontes de Hidrogênio (que ocorre quando o H estiver ligado diretamente a F ou O ou N). Devido ao fato destes átomos terem alta eletronegatividade e baixo raio atômico isto confere a estas ligações uma alta polaridade. E a polaridade reflete, entre outras propriedades, no ponto de ebulição. No caso dos hidrocarbonetos (no caso o metano) a diferença de eletronegatividade entre o carbono e o hidrogênio é muito pequena. Isto geralmente acarreta em moléculas com apolaridade molecular. As interações entre estas moléculas seriam do tipo Força de Van der Waals. Portanto, creio que dependendo da interpretação do candidato ele também poderia marcar a alternativa A, se relacionasse ao metano a comparação do enunciado. Esta questão, a meu ver, poderia ser anulada. 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luizwww.estrategiaconcursos.com.br Página 9 de 41 Questão 06. PERITO CRIMINAL FORENSE ± CEARÁ - CESPE 2012. As principais forças intermoleculares presentes na forma líquida de metano, fluoreto de metila e álcool metílico são, respectivamente: forças de dispersão de London, interações dipolo-dipolo e interações íon-dipolo. Resolução: Os hidrocarbonetos são moléculas apolares e que apresentam forças intermoleculares de dipolo induzido (London). No caso do H3C-F o flúor apresenta maior eletronegatividade e a ligação e o composto são polares, com interação do tipo dipolo permanente. E no álcool metílico H3C-OH são pontes de hidrogênio, pois apresenta a ligação O-H. Resposta Errado 5. ESTUDO DOS ÁTOMOS E DOS ELEMENTOS QUÍMICOS Vou usar a aula 00 para trazer alguns tópicos que não estão presentes no edital, mas, que são importantes para o início do nosso curso. Poderia dizer que seria um nivelamento para quem vai começar a estudar Química para este concurso. O assunto da aula é sobre a estrutura dos átomos e modelos atômicos. Bem como algumas características sobre atomística. Este assunto o preparará para estudar classificação periódica e ligações químicas. Aproveito para dizer o seguinte a vocês: estudem bem os fundamentos dos tópicos básicos de cada assunto. Mas estudem pra não margem de erro (daí a importância de se fazer muitos exercícios. Fazendo muitos você se acostuma com as diversas maneiras de se abordar o mesmo assunto). Em um concurso não passa quem acerta as questões fora da normalidade. 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 10 de 41 Entra quem não erra as questões básicas e acerta uma parte das mais exigentes. 5.1. Modelos Atômicos Modelo corpuscular da matéria Em 1808, John Dalton a partir da ideia filosófica de átomo estabelecida por Leucipo e Demócrito, realizou experimentos fundamentados nas Leis Ponderais, propôs uma Teoria Atômica, também conhecida como modelo da bola de bilhar, a qual expressa, de um modo geral, o seguinte: - O átomo é constituído de partículas esféricas, maciças, indestrutíveis e indivisíveis. - A combinação de átomos de elementos diferentes, numa proporção de números inteiros, origina substâncias químicas diferentes. - Numa transformação química, os átomos não são criados nem destruídos: são simplesmente rearranjados, originando novas substâncias químicas. - Elementos químicos diferentes apresentam átomos com massas, formas e tamanhos diferentes. - Um conjunto de átomos com as mesmas massas, formas e tamanhos apresenta as mesmas propriedades e constitui um elemento químico. - Na época de Dalton haviam sido isolados apenas 36 elementos químicos e ainda se utilizavam símbolos vindos da alquimia para representar tais elementos. O próprio Dalton foi autor de uma destas simbologias. Modelo atômico de Thomson: natureza elétrica da matéria e H[LVWrQFLD�GR�HOpWURQ���³3XGLP�FRP�SDVVDV´� Já na Grécia antiga, os humanos já tinham percebido a propriedade de certos materiais de atrair outros. Uma explicação razoável para esse fenômeno é que toda matéria, no estado normal, contém partículas elétricas que se neutralizam mutuamente; quando ocorre atrito, algumas dessas partículas tendem a migrar de um corpo para outro, tornando-os eletrizados. O estudo de descargas elétricas em gases (raios em uma 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 11 de 41 tempestade, por exemplo) também contribuiu para o melhor entendimento da estrutura atômica. (VVHV� IDWRV� OHYDUDP� RV� FLHQWLVWDV� D� LPDJLQDU� TXH� HVVHV� ³UDLRV´� VHULDP� formados por pequenas partículas denominadas elétrons. Por convenção, a carga dessas partículas foi definida com negativa. Surgiu assim, pela primeira vez, uma ideia que contrariava a hipótese de Dalton. Observando o comportamento do gás após perder elétrons, observou-se que este apresentava carga positiva. Imaginou-se então a existência de uma segunda partícula subatômica, o próton. Com isso, Thomson propôs um novo modelo atômico, que explicasse os novos fenômenos observados. Ele LPDJLQRX�TXH�R�iWRPR�VHULD�FRPSRVWR�SRU�XPD�³SDVWD´�GH�FDUJD�SRVLWLYD� ³UHFKHDGD´�FRP�HOpWURns de carga. O modelo atômico de Thomson explicava satisfatoriamente os seguintes fenômenos: - eletrização por atrito, entendendo-se que o atrito separava cargas elétricas; - corrente elétrica, vista como um fluxo de elétrons; - formação de íons, negativos ou positivos, conforme tivessem excesso ou falta de elétrons; - descargas elétricas em gases, quando os elétrons são arrancados de seus átomos. Modelo atômico de Rutherford e núcleo atômico. 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 12 de 41 Rutherford realizou uma experiência que veio alterar e melhorar profundamente a compreensão do átomo. Veja abaixo o aparato que ele empregou em seu experimento: Os resultados evidenciaram três comportamentos diferentes: 1. A maior parte das partículas alfa consegue atravessar a lâmina de ouro sem sofrer nenhum desvio. Esse fato indica que essas partículas não encontram nenhum obstáculo pela frente e seguem seu percurso em linha reta. 2. Algumas partículas Į�FRQVHJXHP atravessar a lâmina, porém sofrendo um desvio muito forte em seu caminho. Esse fato mostra que essas partículas encontravam algum obstáculo, porém não muito grande, quando atravessavam os átomos da lâmina. 3. Pouquíssimas partículas alfa não conseguem atravessar a lâmina e voltam para o mesmo lado de onde são lançadas. Esse fato evidencia que essas partículas encontram um obstáculo irremovível ao colidirem em algum ponto dos átomos da lâmina. Rutherford observou que a maior parte das partículas D ultrapassava a lâmina de ouro, enquanto apenas uma pequena parte era desviada ou rebatida. Como explicar isso? Ele se viu obrigado então, a admitir que lâmina de ouro não era constituída de átomos maciços e justapostos �³FRODGRV´�XQV�QRV�RXWURV��FRPR�SHQVDUDP�'DOWRQ�H�7KRPVRQ��3RUWDQWR��R� 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 13 de 41 átomo deveria ser constituído de núcleos pequenos e positivos, distribuídos em grandes espaços vazios: Isso explicaria o porquê de a maior parte das partículas ultrapassarem. Entretanto, se o núcleo é positivo, como explicar o fato de a lâmina de ouro ser eletricamente neutra? Para completar seu modelo, Rutherford imaginou que girando ao redor do núcleo estariam os elétrons, bem menores do que o núcleo, mas contrabalanceado a carga e garantindo a neutralidade elétrica do átomo. O espaço ocupado pelos elétrons é chamado de eletrosfera. Repare que o átomo teria modelo semelhante ao do sistema solar. O núcleo representaria o sol, e os elétrons representariam os planetas girando em órbitas ao redor do sol: Conclusões de RUTHERFORD - O átomo nãoé maciço, apresentando mais espaço vazio do que preenchido; - A maior parte da massa do átomo se encontra em uma pequena região central (núcleo) dotada de carga positiva, onde estão os prótons; 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 14 de 41 - Os elétrons estão localizados em uma região ao redor do núcleo, chamada de eletrosfera. - Esse modelo ficou conhecido como ³modelo do sistema solDU´� em que o sol seria representado pelo núcleo e os planetas pelos elétrons ao redor do núcleo (na eletrosfera) Problemas com o Modelo - De acordo com a teoria de Rutherford, os elétrons podiam orbitar o núcleo a qualquer distância. Quando os elétrons circundam em volta do núcleo, estariam mudando constantemente sua direção. A eletrodinâmica clássica (que trata do movimento dos elétrons) explica que, tais elétrons que mudam constantemente sua direção, seu sentido, sua velocidade ou ambos, devem continuamente emitir radiação. Ao fazer isto, perdem energia e tendem à espiralar para o núcleo. Isto poderia ser o colapso do átomo. - Outra dúvida: se o núcleo é formado por partículas positivas, porque estas não se repelem, desmoronando o núcleo? Alguns anos depois, foi descoberta a terceira partícula subatômica, o nêutron. Este não teria carga elétrica e teria o mesmo peso e tamanho do SUyWRQ��'H�FHUWD�PDQHLUD��RV�QrXWURQV�³LVRODP´�RV�SUyWRQV��HYLWDQGR�VXDV� repulsões e mantendo o núcleo inteiro. Modelo atômico de Bohr: aspectos qualitativos. O modelo de Rutherford, apesar de explicar muitos fenômenos e proporcionar um entendimento melhor do átomo, possuía deficiências. Rutherford se viu obrigado a assumir que os elétrons giram em torno do núcleo pois, caso contrário, estes seriam atraídos pelo núcleo, desmontando-o. Entretanto, a assumir que os elétrons giravam, ele criou outro paradoxo. A Física Clássica diz que toda partícula elétrica em 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 15 de 41 movimento (como o elétron) emite energia. Portanto, o elétron perderia energia até se chocar com o núcleo. O cientista dinamarquês Niels Bohr aprimorou o modelo atômico de Rutherford utilizando a teoria de energia quantizada de Max Planck. Planck havia admitido a hipótese de que a energia não seria emitida de forma FRQWtQXD��PDV�HP�³SDFRWHV´��$�FDGD�³SDFRWH´�GH�HQHUJLD�IRL�GDGR�R� nome de quantum. Assim, surgiram os postulados de Bohr: 1- Os elétrons giram ao redor do núcleo em órbitas circulares (modelo de Rutherford), porém sem emitir energia radiante (estado estacionário). 2- Um átomo emite energia sob a forma de luz somente quando um elétron pula de um orbital de maior energia para um orbital de menor energia. ƩE = h.f, a energia emitida é igual a diferença de energia dos dois orbitais envolvidos no salto. 3- As órbitas possíveis são aquelas em que o elétron possui um momento angular múltiplo inteiro de h/2Ⱥ. $R� ³VDOWDU´� GH�XPD�yUELWD� HVWDFLRQiULD� SDUD�RXWUD�� R elétron absorve ou emite uma quantidade bem definida de energia, chamada quantum de energia. 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 16 de 41 Aplicações do modelo de Bohr Teste da chama; Fogos de artifício; Luminosos e lâmpadas (neônio e lâmpadas de vapor de Na ou Hg); Fluorescência e Fosforescência; Raio Laser; Bioluminescência: a luz dos vaga-lumes; MODELO ATÔMICO DE SOMMERFELD Os estudos sobre modelo atômico continuaram e foram obtidas novas informações. Sommerfeld solucionou o problema surgido logo após Niels Bohr enunciar seu modelo atômico, pois verificou-se que um elétron, numa mesma camada, apresentava energias diferentes. Tal fato não poderia ser possível se as órbitas fossem circulares. Então, Sommerfeld sugeriu que as órbitas fossem elípticas, pois elipses apresentam diferentes excentricidades, ou seja, distâncias diferentes do centro, gerando energias diferentes para uma mesma camada eletrônica. Para isto, Sommerfeld introduziu o número quântico secundário, que define o formato da órbita do elétron. Utilizando a Teoria da Relatividade Restrita, Sommerfeld foi capaz de explicar o desdobramento da série clássica de Balmer relativa ao átomo de Hidrogênio. 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 17 de 41 A série de Balmer corresponde às transições entre o nível 2 e os níveis 3,4,5... NOVAS CONTRIBUIÇÕES PARA O ESTUDO DO ÁTOMO Louis Victor De Broglie (1925): propõe que o elétron também apresenta, tal como a luz, uma natureza dualística de onda e partícula (comportamento duplo), justificado mais tarde, em 1929, pela primeira difração de um feixe de elétrons obtida pelos cientistas Davisson e Germer. Werner Heisenberg (1927): demonstrou, matematicamente, que é impossível determinar ao mesmo tempo, a posição, a velocidade e a trajetória de uma partícula subatômica, sendo importante caracterizá-la pela sua energia, já que não é possível estabelecer órbitas definidas. Este enunciado recebeu a denominação de Princípio da Incerteza ou Indeterminação de Heisenberg. Erwin Schrödinger (1933): valendo-se do comportamento ondulatório do elétron, estabeleceu complexas equações matemáticas que permitiam determinar a energia e as regiões de probabilidade de encontrar os elétrons (orbitais, e não órbitas definidas). Schrödinger recebe o Prêmio Nobel por seu trabalho sobre Mecânica Quântica Ondulatória e suas aplicações à 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 18 de 41 estrutura atômica. Abandonava-se definitivamente o modelo planetário do átomo de Rutherford-Bohr e surgia um novo modelo atômico, o modelo mecânico-quântico do átomo. Assim, segue um resumo das informações mais importantes para trabalharmos com o estudo dos átomos: - O átomo pode ser dividido; - Como o átomo pode ser dividido, ele é, obviamente, composto por partículas menores; - As partículas básicas que compõem o átomo são os prótons, os neutros e os elétrons. (Estas também podem ser divididas, mas isto não é abordado neste nível). Estas são as chamadas partículas fundamentais; - A maior parte da massa do átomo está no seu núcleo; - Os elétrons não estão posicionados a uma distância qualquer do núcleo, mas sim em regiões bem determinadas, chamadas de órbitas. - Os orbitais também são chamados de camadas, e as camadas são denominadas pelos símbolos K, L, M, N, O, P e Q. - Quanto mais afastada do núcleo é a órbita (camada) de um elétron, maior é a sua energia; - Quando um elétron pula de um orbital para outro ele deve emitir ou absorver energia na forma de luz (um fóton). 6. ATOMÍSTICA Prótons, nêutrons e elétrons. Número atômicoe número de massa. - Partículas fundamentais do átomo Vários experimentos levaram os cientistas a suporem que o átomo é divisível, sendo constituído de uma parte central, chamada de núcleo, existindo, ao redor, os elétrons, que constituem a coroa ou eletrosfera. Os elétrons são partículas dotadas de carga elétrica, que convencionamos atribuir o valor negativo. No núcleo existem os prótons, que 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 19 de 41 convencionamos atribuir o valor positivo, e os nêutrons, sem carga elétrica. Essas três partículas são denominadas de partículas fundamentais, pois todas devem estar presentes em um átomo neutro (única exceção é o Hidrogênio comum, que não tem nêutron, mas tem um próton e um elétron). Massas relativas das partículas fundamentais As massas do próton e a do nêutron são praticamente iguais. A massa do próton (e, consequentemente, a massa do nêutron) é cerca de 1840 vezes maior que a massa do elétron. Portanto, podemos generalizar que a massa de um átomo é a massa de seu núcleo, porque contém as partículas fundamentais que são mais pesadas, pois, consideramos a massa do elétron praticamente desprezível quando comparada à das demais partículas. Dimensões do átomo e do núcleo Através de experimentos realizados admitem-se os seguintes valores para os diâmetros do átomo e do núcleo: o diâmetro do átomo é cerca de 10 000 vezes maior que o do núcleo. Como comparação, se o diâmetro do núcleo tivesse 1cm, o diâmetro da eletrosfera teria 100m. Carga elétrica relativa das partículas fundamentais Como as cargas elétricas das partículas fundamentais são muito pequenas, criou-se uma escala relativa, tomando a carga do próton como unitária e atribuindo-lhe o valor de 1 u.e.c., isto é, uma unidade elementar de carga elétrica. Assim, os elétrons possuem carga elétrica negativa, de mesmo valor absoluto que a dos prótons, e que se representa por -1 u.e.c. Quando o átomo é neutro, concluímos que o número de elétrons é igual ao de prótons. Há Z prótons, cuja carga total é +Ze, e Z elétrons, cuja carga total é -Ze. A carga total do átomo é nula. Os átomos podem se combinar e formar um conjunto denominado molécula. Dependendo dos átomos envolvidos nestas combinações estas moléculas serão classificadas em dois tipos de substâncias: Resumindo, temos o seguinte: 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 20 de 41 Carga elétrica Valor relativo das cargas Massa relativa Próton Positiva +1 1 Nêutron Não existe 0 1 Elétron Negativa -1 1/1836 - Número atômico (Z) e massa atômica (A) O número atômico geralmente é representado pela letra Z. O número atômico de um átomo, por definição, é o número de prótons existentes no seu núcleo; Z representa, portanto, a carga nuclear relativa e caracteriza cada tipo de átomo. Atualmente, o número atômico Z é colocado à esquerda (subescrito) do símbolo que identifica o átomo de dado elemento químico (convenção internacional). O átomo de magnésio (Mg) tem número atômico 12 (Z = 12). Significado: no núcleo do átomo de Mg existem 12 prótons. No átomo neutro de Mg existem 12 prótons e 12 elétrons. Número de massa (A) O número de massa (A) de um átomo é obtido fazendo-se a soma do número de prótons e de nêutrons do núcleo desse átomo. Representa-se geralmente pela letra A. Assim, sendo N o número de nêutrons de um núcleo, é evidente que: 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 21 de 41 Observação: o número de massa somente pode apresentar valores inteiros (pois, não temos partículas fracionárias para prótons e nêutrons). Exemplo: Um átomo neutro de um certo elemento E tem 19 prótons e 21 nêutrons, portanto: Z = 19 N = 21 A = Z + N = 19 + 21 = 40 Neste tópico é comum pessoas terem certa dificuldade porque pensam ser necessário DECORAR as características das igualdades entre átomos. Mas, se lembrar que ISO significa ³LJXDO´� ³PHVPR´ e buscar a letra que indica próton, massa e nêutron tudo fica muito mais fácil. Exemplificando: ISÓTOPOS ISÓBAROS ISÓTONOS Mesmo nº de Prótons mesmo nº de Massa mesmo nº de Nêutrons Além da parte conceitual é comum serem cobradas questões com cálculos. Caso sejam exigidos cálculos entre átomos basta igualar o 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 22 de 41 que estes têm numericamente em comum, conforme será verificado em questões futuras. ISÓTOPOS Os elementos químicos são identificados pelo número de prótons no núcleo. Em alguns casos acontece de um mesmo elemento ter átomos com número de nêutrons diferentes. Nestes casos são chamados de isótopos. Portanto, isótopos são átomos que têm o mesmo número de prótons no núcleo, ou seja, possuem o mesmo número atômico (pertencem ao mesmo elemento químico) e diferem quanto ao número de nêutrons e de massa. Podemos citar como exemplo o Hidrogênio, que possui três isótopos: Hidrogênio Comum ou Prótion ± 1H -formado por 1 próton, 1 elétron e 0 nêutron ± É o isótopo mais abundante do hidrogênio. Deutério ± 2H - formado por 1 próton, 1 elétron e 1 nêutron ± É muito utilizado na indústria nuclear. Trítio ± 3H - formado por 1 próton, 1 elétron e 2 nêutrons ± Utilizado nas reações de fusão nuclear. Podemos observar que nos três isótopos do hidrogênio o número de prótons é igual; diferem quanto ao número de nêutrons. 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 23 de 41 OBS: Somente os isótopos do Hidrogênio apresentam nomes ³HVSHFLDLV´� Os demais elementos têm seus isótopos diferenciados pelo número de massa (EX: Cloro 35 ou Cloro 37). Exemplos ISÓBAROS Chamam-se isóbaros os elementos que têm mesmo número de massa. Logo, estes átomos provavelmente não pertencem ao mesmo elemento químico. Exemplos Observe que ambos têm o mesmo número de massa (28), porém, são representados por símbolos diferentes; apresentam números atômicos diferentes (12 e 14) e também números de nêutrons diferentes (16 e 14). ISÓTONOS Chamam-se isótonos os elementos cujos átomos têm mesmo número de nêutrons. 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 24 de 41 Observe que ambos têm diferentes números de massa (10 e 11); são representados por símbolos diferentes (elementos diferentes), pois, apresentam números atômicos diferentes (5 e 4). Entretanto os números denêutrons são iguais (6) (B= 11 ± 5) (Be= 10 ± 4). Resumindo: Muitos isótopos não são estáveis, com o tempo o seu núcleo se decompõe. Por exemplo, o núcleo do trítio se decompõe com o passar dos anos; nessa decomposição ele emite uma radiação, portanto ele é radioativo. Esses isótopos com núcleos não estáveis são importantes e têm várias aplicações: Na determinação da idade de objetos pré-históricos, utiliza-se o isótopo do carbono, o carbono-14. O tipo mais comum do carbono é o carbono-12. Como no ar existe gás carbônico que tem o C-14 em quantidades muito pequenas, as plantas absorvem esse gás na atmosfera, que é sempre o mesmo e, em consequência, a concentração nas plantas também é a mesma. Quando a planta morre e para de absorver o gás carbônico e o C-14, esse C-14 sofre decomposição; a concentração desse isótopo começa a diminuir aproximadamente pela metade a cada 5.500 anos. Medindo o quanto de C-14 ainda resta, pode-se determinar a idade de fósseis. Esta técnica é aplicável à madeira, carbono, sedimentos orgânicos, ossos, conchas marinhas, ou seja, todo material que conteve carbono em alguma de suas formas. Como o exame se baseia na determinação de idade através da 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 25 de 41 quantidade de carbono-14 e que esta diminui com o passar do tempo, ele só pode ser usado para datar amostras que tenham entre 50 mil e 70 mil anos de idade. Na Medicina, os isótopos radioativos são muito utilizados. Por exemplo, o Cobalto-60, utilizado no tratamento do câncer; como esse isótopo emite radiação de muita energia, ele penetra no corpo e mata as células doentes. O problema é que, como são muito penetrantes, afetam também outras células sadias, ocasionando a queda de cabelo, queimadura na pele e outros. Além disso, são utilizados em radiologia diagnóstica, na utilização de feixes de raios X que geram imagem numa chapa fotográfica, para que o médico possa ver internamente o problema do paciente. Em Biologia, é usado nas áreas de Genética ± estudo das mutações genéticas em insetos induzidos por radiação, botânica na localização e transporte de moléculas nas plantas, entre outros. ÍONS Como vimos anteriormente, um átomo é eletricamente neutro quando o número de prótons é igual ao número de elétrons. Porém, um átomo pode perder ou ganhar elétrons na eletrosfera, sem sofrer alteração no seu núcleo, originando partículas carregadas positiva ou negativamente, denominadas íons. Se um átomo ganha elétrons, ele se torna um íon negativo, chamado ânion. Se um átomo perde elétrons, ele se torna um íon positivo, chamado cátion. 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 26 de 41 As bancas adoram trabalhar com íons, pois, muitos candidatos erram a determinação das partículas elementares. O aluno tem a tendência em pensar que quando um íon tem carga positiva significa que ele ganhou prótons. E acaba errando questões básicas. Basta você sempre pensar no seguinte: NUNCA terá ganhou ou perda de próton na formação de íons. Apenas, ganhou ou perda de ELÉTRONS. Portantno, passo a você um esqueminha: p = e + c. Onde: p = quantidade de prótons e = quantidade de elétrons c = carga do íon. Há uma outra possibilidade de igualdade que pode aparecer (e acho que é bem legal você entender a importância desta igualdade para ligações químicas: espécies ISOELETRÔNicas. Pelo destaque que dei ao nome da igualdade ficou fácil saber do que se trata: são espécies que apresentam o mesmo número de elétrons. Se um átomo A tem 9 elétrons e ganha um elétron ela passa a ter 10 elétrons e passa a ser representada como íon A-, certo? Se um átomo B tem 11 elétrons e perde um elétron ele passa a ter 10 elétrons também e passa a ser representado pelo íon B+. Portanto, A- e B+ são espécies isoeletrônicas. QUESTÕES RESOLVIDAS 01. Os fogos de artifício propiciam espetáculos em diferentes eventos. Para que esses dispositivos funcionem, precisam ter em sua composição uma fonte de oxigênio, como o clorato de potássio (KClO3), combustíveis, como o enxofre (S8) e o carbono (C), além de agentes de cor como o SrCl2 (cor vermelha), o CuCl2 (cor verde esmeralda) e outros. Podem conter também metais pirofóricos como Mg que, durante a combustão, emite intensa luz branca, como a do flash de máquinas fotográficas. 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 27 de 41 a) Escreva as equações químicas, balanceadas, que representam: ² a decomposição do clorato de potássio, produzindo cloreto de potássio e oxigênio diatômico; ² a combustão do enxofre; ² a combustão do magnésio. b) Considerando o modelo atômico de Rutherford-Bohr, como se explica a emissão de luz colorida pela detonação de fogos de artifício? Gab: a) Decomposição do clorato de potássio, produzindo cloreto de potássio e oxigênio diatômico; 2KClO3(s) o 2KCl(s) + 3O2(g) A combustão do enxofre; 2S(s) + 3O2(g) o 2SO3(g) A combustão do magnésio; 2Mg(s) + O2(g) o 2MgO(s) b) Durante o processo de queima, ocorre a excitação dos elétrons para níveis mais externos que, de acordo com o modelo de Rutherford-Bohr, possuem maior energia. Quando esses elétrons retornarem para níveis mais internos, de menor energia, ocorrerá liberação de luz de cores diferentes para elementos diferentes. 02. Dalton, na sua teoria atômica, propôs, entre outras hipóteses, que: a) ³RV�iWRPRV�VmR�LQGLYLVtYHLV� b) ³RV�iWRPRV�GH�XP�GHWHUPLQDGR�HOHPHQWR�VmR�LGrQWLFRV�HP�PDVVD´� Á luz dos conhecimentos atuais, quais são as críticas que podem ser formuladas a cada uma dessa hipóteses? Gab: a) não. Os átomos são considerados, atualmente, como partículas divisíveis. b) não. Os átomos de um mesmo elemento químico são idênticos em número de prótons. 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 28 de 41 03. O sucesso do modelo atômico de Niels Bohr estava na explicação da emissão de luz pelos átomos. A emissão de luz é provocada por uma descarga elétrica através do gás sob investigação. Bohr desenvolveu um modelo do átomo de Hidrogênio que lhe permitiu explicar esse fenômeno. a) Descreva o modelo de Bohr. b) Descreva o que ocorre, segundo o modelo do átomo de Bohr, com o elétron do Hidrogênio quando submetido à descarga elétrica. Gab: a) No modelo atômico de Niels Bohr, existem elétrons circulando em órbitas ao redor de um pequeno núcleo positivo de grande massa. É o famoso "modelo atômico planetário" análogo ao sistema solar. b) Submetido à descarga elétrica, o elétron passa para uma órbita mais afastada do núcleo e mais energética. Ao retornar à órbita original, a energia absorvida é emitida na forma de radiação eletromagnética. 04. A fabricação de fogos de artifício requer um controle rigoroso das variações do processo como, por exemplo, a proporção dos componentes químicos utilizadose a temperatura de explosão. A temperatura necessária para acionar os fogos de artifício de médio e grande porte é de cerca de 3600 ºC. É a geração desse calor que é responsável pela produção de ondas luminosas, pois provoca a emissão atômica, ou seja, a emissão de luz que ocorre quando o elétron sofre uma transição de um nível mais energético para outro de menor energia. Considerando este assunto, responda aos itens abaixo: a) A qual modelo atômico esse fenômeno de emissão de luz está ligado? b) Explique esse fenômeno de emissão de luz em termos de elétrons e níveis de energia. Gab: a) Ao modelo de Böhr (Rutherford-Böhr). b) Quando um elétron recebe energia sob a forma de quanta, ele salta para um nível de maior conteúdo energético. Em seguida, ele retorna ao nível 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 29 de 41 de energia inicial emitindo, sob a forma de fótons, a energia absorvida durante o salto quântico 05. Considerando-se um átomo que apresente número de massa igual ao dobro do número atômico, é correto afirmar que a) possui mais elétrons do que nêutrons. b) possui a mesma quantidade de elétrons, nêutrons e prótons. c) possui duas vezes mais prótons do que nêutrons. d) possui duas vezes mais nêutrons do que prótons. e) o número atômico é o dobro do número de nêutrons. RESOLUÇÃO: A = 2Z = Z + N 2Z ± Z = N Z = N np = ne Resposta: B 06 - (UNIRIO RJ) Um átomo do elemento químico X perde 3 elétrons para formar o cátion X3+ com 21 elétrons. O elemento químico X é isótopo do elemento químico W que possui 32 nêutrons. Outro átomo do elemento químico Y possui número de massa (A) igual a 55, sendo isóbaro do elemento químico X. Com base nas informações fornecidas: a) determine o número de massa (A) e o número atômico (Z) do elemento químico X; b) o número de massa (A) do elemento químico W. Gab: a) A = 55; Z = 24 b) 56 07 - (UEG GO) Isótopos são átomos do mesmo elemento químico que apresentam as mesmas propriedades químicas e diferentes propriedades físicas. Para a caracterização de um átomo é necessário conhecer o seu número atômico e o seu número de massa. Sobre esse assunto, considere 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 30 de 41 os elementos químicos hipotéticos (a + 7)X(3a) e (2a + 2)Y(3a + 2). Sabendo-se que esses elementos são isótopos entre si, responda ao que se pede. a) Calcule a massa atômica e o número atômico para cada um dos elementos químicos X e Y. b) Obtenha, em subníveis de energia, a distribuição eletrônica do íon X2+. c) O íon X2+ deverá apresentar maior ou menor raio atômico do que o elemento X? Explique. Gab: a) massa atômica e número atômico de X. Z = 12 A = 15 massa atômica e número atômico de Y. Como X e Y são isótopos, então o número atômico de Y é igual a 12. A = 17 b) Distribuição eletrônica do íon X2+ 1s2 2s2 2p6 c) O íon apresentará menor raio atômico em relação ao elemento X. Isso porque, quando o átomo de determinado elemento perde elétrons, se transformando em um íon positivo, a carga nuclear efetiva aumenta, resultando na diminuição do raio atômico. Alia-se a isso, o fato do íon X2+ apresentar um menor número de camadas eletrônicas que o elemento X. 08- (INATEL SP) São dados três átomos distintos A, B e C. O átomo A tem número atômico 35 e número de massa 80. O átomo C tem 47 nêutrons, sendo isótopo de A. O átomo B é isóbaro de C e isótono de A. Determine o número de prótons do átomo B. Gab: 37 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 31 de 41 7. ELEMENTO QUÍMICO Elemento químico é um conjunto de átomos de mesmo número atômico (Z). Assim, o conjunto de todos os átomos de número atômico 11 (11 prótons) é o elemento químico sódio. Os químicos descobriram, até o momento, 117 elementos químicos, dos quais 90 são naturais e o restante, artificiais. Assim, o número atômico 11 define o elemento químico sódio. Quando se fala no sódio, devemos pensar imediatamente no número atômico 11. Portanto, elemento químico é um conjunto de átomos de mesmo número de prótons. Simbologia Cada elemento químico, natural ou sintetizado, é representado por um símbolo que o identifica graficamente. Desde o tempo dos alquimistas os elementos químicos conhecidos já eram representados por símbolos. Por exemplo: o ouro era identificado pelo símbolo do Sol e a prata pelo símbolo da Lua. Atualmente adota-se o método de J. J. Berzelius sugerido em 1811. Os símbolos são adotados internacionalmente. Qualquer que seja a língua ou alfabeto o símbolo é o mesmo. O símbolo é a letra inicial, maiúscula, do seu nome latino seguida, quando necessário, de uma segunda letra OBRIGATORIAMENTE minúscula. Exemplos - O átomo de Hidrogênio tem o núcleo constituído por um único próton. E tem somente um elétron. Já os átomos do elemento Hélio (gás nobre, He) apresentam dois prótons (Z=2) e dois elétrons. Observa-se que o Hélio tem 2 nêutrons (e, portanto, neste caso número de massa A=4). 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 32 de 41 - O átomo de lítio tem o núcleo constituído por três prótons e quatro nêutrons. Tem três elétrons. - O átomo de neônio tem o núcleo constituído por dez prótons e nove nêutrons. Tem dez elétrons. Distribuição Eletrônica no Estado Fundamental Camadas eletrônicas ou níveis de energia Para os elementos atuais, os elétrons estão distribuídos em sete camadas eletrônicas (ou sete níveis de energia). As camadas são representadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q ou 1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e 7º níveis de energia. Até o momento, temos o seguinte número máximo de elétrons nas camadas. Subníveis de energia Em cada camada, os elétrons estão distribuídos em subcamadas ou subníveis de energia, representados pelas letras s, p, d e f (subníveis 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 33 de 41 usados até Z =114). O número máximo de elétrons que cabe em cada subnível é o seguinte. O número de subníveis conhecidos em cada camada é dado pela tabela a seguir. Os elétrons preenchem sucessivamente os subníveis de energia em ordem crescente de energia, com o número máximo de elétrons permitido em cada subnível. Como consequência da regra do Aufbau, somente o subnível de maior energia preenchido poderá ter número de elétrons menor que o permitido, ou seja, somente o subnível de maior energia preenchido poderá estar incompleto. A ordem de preenchimento é 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p �V��I��G«�$�UHJUD�PQHP{QLFD�D�VHJXLU�DMXGD�EDVWDQWH�QD�FRPSUHHQVão do princípio da construção,uma vez que não é muito prático desenhar o diagrama acima cada vez que se deseja fazer a distribuição eletrônica de um átomo. Veja abaixo o Diagrama de Linus Pauling: 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 34 de 41 Para escrever a configuração eletrônica de um elemento neutro, da forma escrita acima, basta seguir o passo-a-passo: a) Identificar o número total de elétrons b) distribuir os elétrons nos subníveis de menos energia, de acordo com as suas respectivas capacidades máximas, até chegar à distribuição de todos os elétrons. c) SEMPRE seguir a ordem energética, determinada pelas diagonais do Diagrama de Linus Pauling. d) Lembrar também que os subníveis energéticos comportam um número máximo de elétrons (s², p6, d10, f14). Exemplo: Configuração do 19K a) Número total de elétrons: 19 Como devemos proceder? Devemos saber que a ordem de preenchimento deve seguir a ordem energética. Subníveis em ordem energética: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d. Vamos começar? Pense que cada elétron eu representei pelo esquema abaixo: 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 35 de 41 Temos dentro deste box 19 bolinhas que representam os 19 elétrons. Cada subnível será representado por diferentes cores e tamanhos, em função dos diferentes valores de elétrons que cada um comporta. Veja abaixo o box com 19 elétrons. O primeiro subnível a receber elétrons é o s da primeira camada. Logo, o 1s só pode receber 2 elétrons. Como temos 19 eletrons não cabem todos dentro deste subnível. O que farei? Deixo sempre o valor máximo e os elétrons que faltarem passo para o subnível seguinte. Ao lado mostrarei o box com os eletrons a serem ainda distribuídos. Veja que temos mais elétrons dentro do box e continuaremos a distribuí- los. Agora, o próximo subnível de energia será o 2s. Sabemos que este comporta apenas dois elétrons, no máximo. Portanto, vou deixar 2 elétrons neste subnível. O próximo subnível de energia será o 2p. Sabemos que este comporta apenas seis elétrons, no máximo. Portanto, vou deixar 6 elétrons neste subnível. 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 36 de 41 O próximo subnível de energia será o 3s. Sabemos que este comporta apenas dois elétrons, no máximo. Portanto, vou deixar 2 elétrons neste subnível. O próximo subnível de energia será o 2p. Sabemos que este comporta apenas seis elétrons, no máximo. Portanto, vou deixar 6 elétrons neste subnível. Veja que agora só temos dentro do box um único elétron. Este será distribuído no próximo subnível. O próximo subnível de energia será o 4s. Sabemos que este comporta apenas dois elétrons, no máximo. Como só temos um eletron, deixaremos este cara dentro deste subnível. Terminamos, assim, a distribuição dos eletrons do potássio, em ordem crescente de energia. Vamos usar a representação que usamos na Química para representar os subniveis e as quantidades de energia que cada um apresenta: 1s² 2s² 2p6 3s2 3p6 4s1. Os valores que estão acima das letras corresponde a quantos eletrons foram colocados dentro de cada subnível. Repare que se somarmos o número de elétrons em cada orbital, teremos o número total (2+2+6+2+6+1=19). Uma observação importante: quando o elemento químico tem até 20 elétrons não ocorre a mistura de camadas entre os subníveis. Porém, elementos acima de 20 elétrons apresentarão esta mistura. Daí, surgirão dois termos que você deve saber distinguir bem: subnível mais energético e subnível mais externo. 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 37 de 41 O subnível mais energético é o que finaliza a distribuição eletrônica, sempre. Para os elementos que terminarem a distribuição eletrônica em subnível s ou p o subnível mais energético também será o mais externo. Porém, cuidado com os elementos que terminarem a distribuição em subnível d ou f. Nestes casos, o subnível mais energético NÃO é o subnível mais externo. Vejamos uma distribuição para o elemento de número atômico 21. A distribuição fica assim: 1s² 2s² 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 Veja que a quarta camada foi atingida e aparece internamente na distribuição. Para átomos eletricamente carregados (íons) basta escrever a configuração como se o átomo fosse neutro e ao final, retirar/colocar a quantidade de elétrons do subnível mais externo e não no mais energético. Depois que você fizer a distribuição por subnível em ordem crescente de energia pode-VH�³DMXVWDU��RUJDQL]DU´�a distribuição obtida de acordo com as camadas eletrônicas, chamada de ordem geométrica. Mas, cuidado: não será feita nova distribuição, apenas um ajuste. Distribuição eletrônica em íons Para os íons faça a distribuição eletrônica do átomo neutro e adicione (no caso de anions) ou retire os elétrons da camada mais externa (no caso dos cátions) Vou fazer um exemplo para você observar. Para o caso de cátions a chance de erro é maior. Não se deixe levar por ser afoito. Veja, um exemplo para o cátion 26Fe2+. A distribuição normal ficaria assim, para o átomo de Ferro neutro: 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 38 de 41 1s² 2s² 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 Para o cátion 26Fe2+ teremos que retirar dois elétrons mais externos. 1s² 2s² 2p6 3s2 3p6 3d6 9LUDP�TXH�UHWLUHL�RV�HOHWURQV�PDLV�H[WHUQR��TXDUWD�FDPDGD��H�QmR�RV�³GH� IRUD´��RX�VHMD��R�TXH�WHUPLQD�D�GLVWULEXLomR��R�VXEQtYHO�PDLV�HQHUJpWLFR" Para o cátion 26Fe3+ teremos que retirar três elétrons mais externos. Como já havíamos chegadoaoresultado abaixo observe a resultado para o nosso caso: Fe = 1s² 2s² 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 Fe2+ = 1s² 2s² 2p6 3s2 3p6 3d6 Fe2+ = 1s² 2s² 2p6 3s2 3p6 3d5 Exceções ao diagrama de Linus Pauling Todos os elementos obedecem ao Diagrama de Linus Pauling? Vou dizer que sim. Mas, que existem algumas exceções (que vou chamar de ajustes a serem feitos). Quando um elemento tiver a sua distribuição eletrônica terminando em d4 ou d9 precisamos fazer uma simples alteração. Observe que nestes casos teremos internamente o subnível da camada mais externa, sendo (sempre um subnível s2. Então, ficaremos com as seguintes distribuições corrigidas: Vamos ver para o caso de elemento que termine em d4 e isto serve para qualquer elemento que termine assim. Vou usar o 24X. A distribuição normal ficaria assim: 1s² 2s² 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 Após a correção ficaria assim: 1s² 2s² 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 Vamos ver para o caso de elemento que termine em d9 e isto serve para qualquer elemento que termine assim. Vou usar o 29X. A distribuição normal ficaria assim: 00000000000 ConcurseirosUnidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 39 de 41 1s² 2s² 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 Após a correção ficaria assim: 1s² 2s² 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 Atualmente, utiliza-se um código para estas representações eletrônicas, principalmente para os elementos com muitos elétrons. Observe o exemplo: Configuração do fósforo (P), de Z = 15 Representação completa = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 Representação codificada = [Ne] 3s2 3p3 O Código [Ne] indica uma configuração igual do gás nobre neônio (Z = 10): 1s2 2s2 2p6. Assim, a representação codificada significa que o fósforo tem uma configuração eletrônica semelhante a do neônio, acrescida de 3s2 3p3 no último nível Questões 01. O íon Sc3+ tem l8 elétrons e é isoeletrônico do íon X3-. Qual a estrutura eletrônica do átomo de escândio? a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 02. (PROFESSOR DE QUÍMICA - PM TAIAÇU ± INSITUTO SOLER/2013). Na mitologia grega havia um rei, Midas, o qual era capaz de transformar tudo em que tocava em ouro (Au). Talvez, acreditando nessa lenda, muitos alquimistas tentaram em vão transformar metais comuns como ferro (26 Fe) e chumbo (82 Pb) em ouro. Assinale a alternativa que representa a distribuição eletrônica correta para o átomo de ferro. a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8. b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2. c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6. 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 40 de 41 d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2. RESOLUÇÃO: A distribuição eletrônica deve seguir a ordem crescente de energia em subníveis, de acordo com o diagrama de Linus Pauling. Seria 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 5HVSRVWD��³&´� 03. (PROFESSOR DE QUÍMICA - PM TAIAÇU ± INSITUTO SOLER/2013). Na mitologia grega havia um rei, Midas, o qual era capaz de transformar tudo em que tocava em ouro (Au). Talvez, acreditando nessa lenda, muitos alquimistas tentaram em vão transformar metais comuns como ferro (26 Fe) e chumbo (82 Pb) em ouro. Assinale a alternativa que representa a distribuição eletrônica correta para o átomo de ferro. a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8. b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2. c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6. d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2. RESOLUÇÃO: A distribuição eletrônica deve seguir a ordem crescente de energia em subníveis, de acordo com o diagrama de Linus Pauling. Seria 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 5HVSRVWD��³&´� Então meu caro concursando. Esta é uma demonstração do meu curso. Espero que você acredite e confie em meu trabalho. Muitas dicas de como fazer as questões em menos tempo; o que é mais importante estudar; o que caiu nas últimas provas e muitos exercícios para você treinar. Nas próximas aulas colocarei muito mais questões POR AULA, comentadas e gabaritadas. 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Química BOMBEIROS DF Teoria e exercícios Prof. WAGNER LUIZ ± Aula 00 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 41 de 41 Em caso de dúvida em algum assunto ou questão, estou sempre à sua disposição e respondo sempre rapidamente a elas. Use, para me contactar, o email wagner.bertolini@gmail.com Aguardo você para as próximas aulas. Sempre a seu dispor. Prof. Wagner Bertolini 00000000000 Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG Concurseiros Unidos Maior RATEIO da Internet WWW.CONCURSEIROSUNIDOS.ORG
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