Capítulo 1

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Química Tecnológica 
Capítulo 1 
A estrutura determina as propriedades das 
substâncias químic 
1- 1 
MATÉRIA 
Capítulo 1 
1- 2 
Matéria 
1- 3 
Qualquer coisa com massa que ocupa lugar 
no espaço 
Matéria 
Página das Crônicas, manuscrito 
ilustrado que conta história da 
Europa, escrito por Jean Froissart 
no século XIV. 
A imagem mostra o autor 
apresentando seu livro para a 
Duquesa de Borgonha. 
A idade e origem do manuscrito 
pode ser verificada através da 
análise da tinta utilizada. 
Qualquer material, seja pintura, 
papel, cereais matinais, ou o casco 
de uma nave espacial, é feito a 
partir de um conjunto de cerca 
de 100 elementos químicos. 
Cada um destes elementos tem 
as suas próprias propriedades 
específicas que permitem que ele 
seja identificado. 
1- 4 
Você pode dizer que a tigela de prata do lado esquerdo foi feita 
por Paul Revere, mas que o da direita é uma imitação? A tigela 
falsa foi detectada através da análise de sua composição 
elementar. Instrumentação química moderna permite que obras 
de arte autênticas possam ser distinguidas de falsificações sem 
danificar a arte verdadeira. 
1- 5 
Amostras de elementos comuns. No sentido dos ponteiros 
do relógio, o líquido vermelho-amarronzado é bromo, o 
líquido prateado é mercúrio, e os sólidos são iodo, cádmio, 
fósforo vermelho e cobre. 
1- 6 
Átomos individuais podem ser vistos como saliências na 
superfície de um sólido, utilizando a técnica chamada 
microscopia de tunelamento por varredura (STM). Esta é uma 
imagem da superfície de arseneto de gálio. Os átomos de gálio 
são mostrados em azul e os átomos de arsênio em vermelho 
(estas não são suas cores reais). 
1- 7 
O magnésio queima no ar 
através de um brilho 
intenso. 
Na reação, os átomos de 
magnésio no metal se 
combinam com os 
átomos de oxigênio 
presentes em moléculas 
no ar. 
Não há átomos perdidos: 
eles simplesmente 
mudam seus parceiros 
1- 8 
video 
Quando a massa de 
magnésio é dobrada, o 
número de átomos de 
magnésio dobra. 
Como resultado, é 
necessário o dobro do 
número de átomos de 
oxigênio e, por 
conseguinte, o dobro da 
massa de oxigênio, para 
reagir completamente 
com o magnésio. 
1- 9 
1.1 
ÁTOMOS, ELÉTRONS 
E PROPRIEDADES 
Capítulo 1 
1- 
10 
Átomos são compostos por: 
 Prótons 
◦positivamente carregados 
◦massa = 1.6726 X 10-27 kg 
 Nêutrons 
◦sem carga 
◦massa = 1.6750 X 10-27 kg 
 Elétrons 
◦negativamente carregados 
◦massa = 9.1096 X 10-31 kg 1- 
11 
+ 
• 
– 
H
erm
es A
m
o
rim
 –
 Q
u
ím
ica T
en
co
ló
g
ic
a 
O modelo atual do átomo é representa-o como um núcleo 
central diminuto cercado por uma nuvem de elétrons. O 
núcleo é muito menor que o representado na figura 
abaixo. 
1- 
12 
Nuvem 
eletrônica 
Núcleo 
(aumentado) 
 
 
Distribuição dos elétrons em 
camadas 
1- 
13 
Distribuição dos elétrons em 
camadas 
1- 
14 
Distribuição dos elétrons em 
camadas 
1- 
15 
Número de Massa e Número 
Atômico 
1- 
16 
X 
Z 
A 
 
 
 Número atômico (Z) = número de prótons no 
núcleo 
◦(em um átomo neutro deve ser igual ao número de 
elétrons) 
 Número de massa (A) = soma do número de prótons 
+ nêutrons no núcleo 
 
H
erm
es A
m
o
rim
 –
 Q
u
ím
ica T
en
co
ló
g
ic
a 
Os núcleos dos isótopos têm o mesmo número de prótons, 
mas diferente número de nêutrons. Os desenhos mostram as 
composições dos núcleos dos três isótopos do neônio. Nesta 
escala, o átomo em si seria cerca de 1 km de diâmetro. 
O arranjo dos prótons e nêutrons dentro do núcleo não é 
mostrado. 
1- 
17 
1- 
18 
Isótopos selecionados de elementos comuns 
Elemento Símbolo Número 
atômico 
Z 
Número de 
massa 
A 
Abundância 
% 
Hidrogênio 1H 1 1 99.085 
Deutério 2H ou D 1 2 0.015 
Trítio 3H ou T 1 3 * 
Carbono 12 12C 6 12 98.90 
Carbono 13 13C 6 13 1.10 
Oxigênio 16 16O 8 16 99.76 
*Radioativo, com baixo tempo de meia vida 
Estas duas amostras, que 
possuem a mesma massa de 
100 g, ilustram a diferença 
de densidade entre a água 
normal, H2O e água pesada, 
D2O. 
O volume ocupado por 100 
g de água pesada (direita) é 
11% menos do que o 
ocupado pela mesma massa 
de água normal (esquerda). 
1- 
19 
A TABELA PERIÓDICA 
Capítulo 1 
1- 
20 
Organização da Tabela Periódica 
1- 
21 
1
IA
18
VIIIA
1
2
IIA
13
IIIA
14
IVA
15
VA
16
VIA
17
VIIA
2
3
3
IIIB
4
IVB
5
VB
6
VIB
7
VIIB
8 9
VIIIB
10 11
IB
12
IIB
4
5
6
7
Metais de transição 
M
e
ta
is
 a
lc
a
li
n
o
s 
M
e
ta
is
 a
lc
a
li
n
o
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so
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H
a
lo
g
ê
n
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s 
G
a
se
s 
N
o
b
re
s 
Não metais 
Semi 
metais 
P 
E 
R 
Í 
O 
D 
O 
S 
GRUPOS OU FAMÍLIAS 
Tabela Periódica 
1- 
22 
Metais alcalinos 
Metais alcalinos reagem 
com água, produzindo 
hidrogênio gasoso e 
água. 
O potássio, por 
exemplo, reage 
vigorosamente, 
produzindo tanto calor 
que inflama o 
hidrogênio. 
1- 
23 
Halogênios 
Os halogênios são elementos 
coloridos. 
Da esquerda para a direita, o 
cloro é um gás verde-amarelo, 
o bromo é um líquido 
vermelho-castanho (seu vapor 
enche o frasco), e iodo é um 
sólido preto-azulado (observe 
os pequenos cristais), com um 
vapor violeta. 
Os balões mostram que todos 
os halogênios formam 
moléculas constituídas por 
dois átomos. 
1- 
24 
Metais 
Todos os metais podem ser 
deformados (são maleáveis). 
O ouro pode ser batido em 
uma folha tão fina que a luz 
pode passar por ele. 
Ao lado é possível ver a luz 
de uma vela através da folha 
de ouro. 
O balão mostra que os 
átomos de ouro estão 
“deitados” em uma matriz 
regular de forma compacta, 
típica dos metais. 
1- 
25 
Semimetais 
O enxofre (S) queima na 
forma de uma chama azul, 
produzindo o gás dióxido 
de enxofre 
1- 
26 
Gases nobres 
1- 
27 
Gases nobres 
1- 
28 
Tabela Periódica 
1- 
29 
Propriedades periódicas 
1- 
30 
Exercício 
1- 
31 
Preencha as lacunas da seguinte tabela admitindo 
que cada coluna represente um átomo neutro: 
Símbolo 52Cr 
Prótons 33 77 
Nêutrons 42 20 
Elétrons 20 86 
No. de 
massa 
222 193 
1.2 
LIGAÇÃO IÔNICA 
Capítulo 1 
1- 
32 
Camada de valência 
1- 
33 
Na Na+ 
O átomo de sódio possui um elétron na sua última 
camada, e oito na penúltima camada. 
Ele se estabiliza perdendo um elétron, formando assim 
um cátion (íon positivo). 
Previsão das cargas de alguns íons 
1- 
34 
Ligação Iônica 
1- 
35 
Cl– (anion) 
Na+ (cation) 
 Ligação iônica é um tipo de ligação 
química baseada na atração eletrostática 
entre dois íons carregados com cargas 
opostas. 
Ligação iônica 
1- 
37 
Ligação iônica: cloreto de sódio 
(NaCl) 
Ligação iônica: cloreto de cálcio 
(CaCl2) 
Exemplos de compostos iônicos 
 NaCl → cloreto de sódio 
 Ca3(PO4)2 → fosfato de cálcio 
 CuCl → cloreto de cobre (I) 
 CuCl2 → cloreto de cobre (II) 
 KMnO4 → permanganato de potássio 
 Na2B2O7 10H2O → borato de sódio 
decaidratado 
1- 
39 
Exercícios 
 Indique as fórmulas químicas derivadas da 
combinação dos elementos abaixo: 
a) Ca e Br 
b) Li e Fc) K e I 
d) Mg e Cl 
1- 
40 
LIGAÇÃO COVALENTE 
E REGRA DO OCTETO 
Capítulo 1 
1- 
41 
Ligação covalente na molécula de 
H2 
1- 
42 
Compartilhando o par de elétrons, os hidrogênios 
ficam com uma configuração análoga do gás nobre 
hélio 
H . H . 
Dois hidrogênios, cada um com um elétron 
podem compartilhar estes elétrons na forma de 
uma ligação covalente. 
H : H 
Ligação covalente no F2 
1- 
43 
Compartilhando o par de elétrons, os átomos de 
flúor ficam com uma configuração análoga do 
neônio 
.. 
.. F 
. F . : : 
.. 
.. 
F : F : : 
.. 
.. 
.. 
.. 
Dois átomos de flúor, cada um com sete elétrons 
podem compartilhar um par de elétrons na forma 
de uma ligação covalente. 
Regra do octeto 
1- 
44 
A regra do octeto é mais útil nos casos envolvendo 
ligações covalentes com C, N, O, e F. 
F : F : : 
.. 
.. 
.. 
.. 
Na formação de compostos, os átomos tendem a 
ganhar, perder ou compartilhar elétrons para chegar 
a uma configuração eletrônica estável caracterizada 
por 8 elétrons de valência. 
Fórmulas moleculares 
1- 
45 
O modelo de Lewis 
1- 
46 
 Em 1916 G.N. Lewis propôs que os átomos 
se combinam de modo a obter uma 
configuração eletrônica mais estável 
 A máxima estabilidade ocorre quando um 
átomo é isoeletrônico com um gás nobre 
 Um par de elétrons que é compartilhado 
entre os dois átomos constitui uma ligação 
covalente 
Exemplo 
1- 
47 
C . . . 
. 
F : 
.. 
.. 
. 
Combine um carbono (4 elétrons de valência) e 
quatro átomo de flúor (7 elétrons de valência cada) 
para escrever a estrutura de Lewis do CF4 
: F : 
.. 
.. 
C 
: F : 
.. 
.. 
: F : 
.. 
.. : F : 
.. 
.. 
A regra do octeto é satisfeita para o carbono e 
flúor 
Exemplo 
1- 
48 
É comum representar a ligação covalente por 
uma linha. Assim podemos reescrever: 
: F : 
.. 
.. 
C 
: F : 
.. 
.. 
: F : 
.. 
.. : F : 
.. 
.. 
.. 
C F 
F 
F 
F 
.. 
.. 
.. 
.. : : 
: : 
: : 
.. 
como 
1.4 
LIGAÇÕES DUPLAS 
E TRIPLAS 
1- 
49 
Exemplos 
1- 
50 
C : : : O 
.. 
: O 
.. 
: : C : O 
.. 
O 
.. 
: 
: : : N : C : H : N C H 
Diódixo de carbono 
Cianeto de hidrogênio 
Exemplos 
1- 
51 
Etileno 
Acetileno : : : C : C : H H C C H H 
C : : C 
.. 
H : : 
.. 
H 
H H 
C C 
H H 
H H 
Exercícios 
 Escreva as estruturas de Lewis para cada 
um dos compostos a seguir: 
a) SOCl2 
b) POCl3 
c) PCl5 
d) HONO2 (HNO3) 
e) H2CO 
f) (HSO4)
- 
 
1- 
52 
1.5 
LIGAÇÕES 
COVALENTES 
POLARES E 
ELETRONEGATIVIDADE 
Capítulo 1 
1- 
53 
Eletronegatividade 
 A eletronegatividade é a tendência que 
um átomo possui de atrair elétrons para 
perto de si, quando se encontra ligado a 
outro elemento químico diferente por 
meio de uma ligação covalente, isto é, em 
que há o compartilhamento dos elétrons, 
considerando essa molécula como 
estando isolada. 
1- 
54 
Escala de Pauling para a 
eletronegatividade 
1- 
55 
Generalização 
1- 
56 
H—H : N N : F : 
.. 
.. F : 
.. 
.. 
Quanto maior a diferença de eletronegatividade entre 
dois átomos ligados, mais polar é a ligação 
ligações covalentes não polares conectam 
átomos de mesma eletronegatividade 
Generalização 
1- 
57 
: O C 
  
F : 
.. 
.. H 
  
O 
.. 
.. H 
 
 
H 
 O : .. .. 
 
Quanto maior a diferença de eletronegatividade entre 
dois átomos ligados, mais polar é a ligação 
ligações covalentes polares conectam átomos 
de diferentes eletronegatividades 
Mapas de potencial eletrostático 
1- 
58 
Vermelho é a carga negativa e azul a positiva 
F : 
.. 
.. H 
  
Mostram a distibuição de carga na molécula 
Exercícios 
 Qualifique os seguintes compostos abaixo com 
o(s) tipo(s) de ligação que apresentam com: 
iônicos(I); covalentes não-polares (CNP); 
covalentes polares (CP). 
a) O2 
b)HCl 
c)KCl 
d)H2O 
e)Br2 
f)CF4 
 1- 59 
CARGA FORMAL 
Capítulo 1 
1- 
60 
Exercícios 
 Indique nos quadros as cargas formais dos 
átomos que estão assinalados 
1- 
61