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Substâncias Químicas Os átomos podem se reunir das mais variadas maneiras, formando uma infinidade de agrupamentos diferentes que são chamados de moléculas. Cada molécula passa a representar uma substância, cada uma delas é representada por uma fórmula. Devemos multiplicar o coeficiente pelo índice. • Alotropia É o fenômeno em que um mesmo elemento químico constitui substâncias diferentes. Alotropia do carbono: Diamante, grafite e fulereno, ambos compostos pelo mesmo elemento químico. Alotropia do oxigênio: Oxigênio e ozônio. • Substância Pura É quando uma substância apresenta unidades estruturais iguais. Elas posem ser: Simples: Quando são formadas por apenas um único elemento químico. Composta: Quando são formadas por vários elementos químicos. Exemplo: H2O é uma substância pura e composta, por ser composta por elementos químicos diferentes. O2 é uma substância pura e simples, por ser composta apenas por um único elemento químico. • Mistura É a reunião de duas ou mais substâncias puras em qualquer quantidade. Ex: água+óleo • Misturas Azeotrópicas São misturas que apresentam ponto de ebulição constante e fusão variado. • Misturas eutéticas Apresentam ponto de fusão constante e ponto de ebulição variado. • Misturas Homogêneas Apresentam uma única fase e são chamadas de solução. • Misturas Heterogêneas Apresentam duas ou mais fases. • Fase É cada porção homogênea de um sistema heterogêneo. • Componente É cada substância presente no sistema. Separação de misturas • Misturas Heterogêneas • Sólido + Sólido • Catação Quando escolhemos feijão • Extração Quando preparamos café. • Ventilação Tirar grãos de arroz da casca. • Peneiração • Levigação Quando o sólido mais leve é separado por corrente de água. • Sedimentação fracionada Quando queremos separar sal da areia adicionamos água. • Separação magnética Quando um dos componentes pode ser extraído por um imã. • Flotação Quando queremos separar minérios pulverizados da respectiva impureza. • Sólido + Líquido • Filtração Quando um material poroso que permita a passagem do líquido e retém o sólido. • Decantação Quando o sólido é mais denso que o líquido e se deposita no fundo do recipiente. • Centrifugação É um processo que acelera a decantação. • Separação de misturas homogêneas • Sólido + Líquido • Evaporação Quando se quer extrair sal da água do mar. • Destilação simples Neste caso obtêm-se dois componentes da mistura. Ex: Sal e água do mar • Destilação fracionada Separação de líquidos com pontos de ebulição diferentes. Destilação do petróleo para obtenção de seus derivados. • Destilação por vapor de arraste Geralmente usado em: folhas e ervas, mas nem sempre é indicado para extrair- se o óleo essencial de sementes, raízes, madeiras e algumas flores, porque devido às altas pressões e temperaturas empregadas no processo as frágeis moléculas aromáticas podem perder seus princípios ativos. • Liquefação fracionada Diminui-se a temperatura para que os gases se liquefaçam e depois realiza-se uma destilação fracionada. Separação dos gases do ar Átomo • O átomo é formado por duas regiões distintas. • O núcleo, parte central, positivo e maciço, onde encontramos partículas positivas (prótons), e as partículas neutras, sem carga elétrica (neutrons). • A eletrosfera, parte externa, envolvendo o núcleo difusa e negativa, onde se encontram as partículas negativas (elétrons), girando ao redor do núcleo. • Principais características do átomo A) Número atômico(Z) É a quantidade de prótons existentes no núcleo do átomo. B) Número de massa (A) É o número de prótons somado ao número de nêutrons, existentes, no núcleo do átomo. C) Prótons (P) Número de partículas positivas, sua quantidade pose ser obtida pela subtração do número de massa (A), pelo número atômico (Z). Íons O átomo é um sistema neutro, ou seja, a quantidade de cargas positivas (prótons)é igual a quantidade de cargas negativas (elétrons). Mas um átomo pode ganhar ou perder elétrons, quando isto acontece, ele deixa de ser um sistema neutro e passa a ser um sistema carregado eletricamente. • Quando um átomo perde elétrons, se transforma em íon positivo, que chamamos de cátion. • Quando um átomo ganha elétrons, são transformam em íon negativo, que chamamos de ânion. Isoátomo • Isótopos São átomos de um mesmo elemento químico que, embora contendo o mesmo número de prótons (Z), apresentam diferentes números de massa (A). • Isóbaros São átomos com diferentes números atômicos (Z) e números iguais de massa (A). • Isótonos São átomos com diferentes números atômicos(Z) e massa (A) e igual número de nêutrons (N). Distribuição eletrônica As órbitas de todos os átomos conhecidos se agrupam em sete camadas eletrônicas denominadas KLMNOPQ. Em cada camada, os elétrons possuem uma quantidade fixa de energia, por esse motivo, as camadas são denominadas níveis de energia. Além disso, cada camada comporta um número máximo de energia. Além disso, cada camada comporta um número máximo de elétrons. Regras para distribuição • Seguir a sequência das camadas dos níveis de energia. • A última camada comporta, no máximo, 8 elétrons. • Quando as camadas N ou O, forem as penúltimas, não poderão ter mais que 18 elétrons. Exemplo: Ligações Químicas “Se os átomos de um mesmo elemento ou de elementos diferentes ou não tiverem a capacidade de se combinarem uns com os outros, certamente não encontraríamos na natureza uma grande variedade se substâncias”. • Ligação Iônica É a ligação entre um metal e um ametal Sódio(metal) + cloro (ametal) • Regra do octeto Todo átomo que não pertence à família 8A, tende a imitar os gases nobres. Metais: doam seus elétrons da última camada afim de completar seu octeto com à camada anterior. Não metais: recebem elétrons em sua camada de valência, afim, de completar seu octeto. • Ligação Covalente É a ligação entre os não-metais (4A, 5A, 6A e 7A), os átomos compartilham seus elétrons, afim, de compor seu octeto, formando moléculas. • Ligação Covalente Dativa É um tipo de ligação covalente onde o átomo central, após estar com seu octeto completo, empresta um par de elétrons à outro átomo, com seis elétrons em sua camada de valência. Camada de valência: última camada eletrônica de um átomo. • Ligação Metálica São materiais com propriedades metálicas que contém dois ou mais elementos, sendo pelo menos um deles metal. As propriedades de uma liga são normalmente diferentes das propriedades dos seus elementos constituintes, quando analisados separadamente. As ligas metálicas possuem algumas características que os metais puros não apresentam e por isso são produzidas. A ligação se dá, quando as cargas positivas (cátion), dos metais se unem onde um mar de elétrons, que fica fora do início da reação, desce e completa a operação. Tabela Periódica A tabela periódica é constituída de sete horizontais=períodos e dezoito linhas verticais=famílias ou grupos. As famílias ou grupos são conhecidosou grupos são conhecidos por: 10 famílias B=Elementos de transição e 8 famílias A=Elementos representativos. Família Nome 1A Metais alcalinos 2A Metais alcalinos terrosos 3A Família do boro 4A Família do carbono 5A Família do nitrogênio 6A Calcogênios 7A Halogênios 8A Gases nobres • Classificação • Metais Bons condutores de calor, eletricidade, são dúcteis, maleáveis e apresentam brilho característico. • Não Metais ou Ametais Apresentam, características contrárias à dos metais. • Semi - metais Apresentam características intermediárias, entre metais e não metais. Conseguimos saber a família e o período dos elementos químicos a partir de sua distribuição eletrônica. • Estado físico Líquidos: Hg e Br Gases: H, N, O, F, Cl, e Família 8A Sólidos: Grande maioria Propriedades Periódicas São propriedades que, se repelem, periodicamente em uma tabela periódica. • Raio Mede a distância do núcleo de dois átomos vizinhos. • Potencial de Ionização É a energia necessária, para um átomo, retirar um elétron, de um outro átomo em seu estado gasoso. • Energia de Ionização É a energia liberada por um átomo, em seu estado gasoso, após receber um elétron. • Afinidade Eletrônica É a capacidade que um átomo possuí, em atrair um elétron junto de si. Variações das propriedades periódicas Propriedade Período Família Raio atômico Da direita para a esquerda De cima para baixo Potencial de ionização Da esquerda para direita De baixo para cima Energia de ionização Da esquerda para direita De baixo para cima Afinidade eletrônica Da esquerda para direita De baixo para cima Reação de simples troca Ocorre quando reagem uma substância simples (formada por um único tipo de elemento químico) e uma substância composta (formada por mais de um tipo de elemento), originando uma nova substância simples e outra composta, também é chamada de reação de deslocamento. A + BC → AB + C ou A + BC → AC + B Exemplo :2 Fe(s) + 6 HCl(aq) → 2 FeCl3(aq) + 3 H2(g) Simples+Composta-->Composta+simples Reação de dupla troca ocorrem entre dois reagentes compostos originando dois produtos compostos. Para que esta reação aconteça é necessário que um dos produtos, quando comparado aos reagentes, se apresente menos ionizado, mais volátil ou insolúvel. Lei da conservação da massa (Lavoisier) A soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos da reação. A massa total de um sistema fechado não varia, qualquer que seja a reação química que vai se verificar. Exemplo: Ag+NaCl-->AgCl+NaNO3 Obs: A lei da conservação da massa (Lavoisier) é verdadeira para todas as reações químicas. Quando a reação química ocorre em um recipiente aberto com um ou mais participantes gasosos, ocorrem situações em que aparentemente, exixtemm dados que contrariam a Lei de Lavoisier. • A massa aumenta porque os reagentes gasosos não foram pesados com o reagente sólido • A massa diminui porque um produto da reação é liberado na forma de gás. Exemplo: Ferro em pó+H2O-->Ferrugem Se essa reação for realizada em um recipiente fechado, a massa inicial será sempre igual a massa final. Balanceamento de Equações A quantidade de elementos deve ser a mesma, no primeiro período (lado dos reagentes) e no segundo (lado dos produtos). Portanto balancear uma equação significa fazer acerto da quantidade dos elementos. Número de Avogadro O número de Avogadro, hoje mais conhecida como constante de Avogadro, tem esse nome em homenagem ao físico italiano que viveu entre os séculos XVII e XIX, Amadeo Avogadro. Este, se baseando na sua hipótese sobre o número de moléculas de uma amostra gasosa, conseguiu explicar por que os gases se combinam em volumes que mantêm proporções simples entre si e ainda concluiu que os gases nitrogênio, oxigênio e hidrogênio se encontram na natureza na forma diatômica, ou seja, H2, N2 e O2. 1 mol de Na = 23 g = 6,02 x 1023 Pela regra de três teremos: Em 23 g (Na) têm-se 6,02 x 1023 átomos Então em 50 g teremos X átomos Calculando: 23 — 6,02 x 1023 50 — X X = 50 • 6,02 x 1023 23 X = 13,08 x 1023 átomos de Sódio (Na) Estequiometria Estequiometria de reações é o cálculo da quantidade das substâncias envolvidas nestas, feito com base nas leis das reações e executado, em geral, com o auxílio das equações químicas correspondentes. É possível relacionar quantidades de matérias (mols), massa, número de moléculas e volume molar. Além disso, a base dos coeficientes de qualquer reação são as leis ponderais: • Lei da conservação da massa– Num sistema fechado, a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos; • Lei das proporções constantes– Toda substância apresenta uma proporção em massa constante na sua composição. Exemplo: Qual a quantidade de matéria de álcool etílico, C2H6O(l), que deve reagir para fornecer 12 mols de gás carbônico? Considere está uma reação de combustão completa. Equação Balanceada: C2H6O(l) + 3 O2(g) → 2CO2(g) + 3 H2O(v) Observe que 1 mol de álcool produz 2 mols de gás carbônico, assim pode-se fazer uma regra de três simples para resolver o problema: 1 mol ------------------- 2 mols x-------------------------12 mols X=6 mols Lista de Exercícios 1. Dada a substância: 5HNO3 A) Qual a quantidade de substância? B)Quantos átomos de H? C)Quantos átomos de N? D)Quantos átomos de O? 2. A) quantas fazes tem? B) quantas substâncias ou componentes? 3. Responda as seguintes questões: A) Uma maneira rápida e correta de separar uma mistura de ferro, sal e arroz é? B) O processo mais aconselhavel para se obter água pura a partir da água do mar é? 4. Que processos você usaria para separar as misturas: A) Areia e pedra B) limalha de ferro e serragem C) Os componentes do sangue D) água e areia 5. Qual o número de prótons, elétrons e neutrons dos átomos A) Z3060 B) X2545 6. Dados os átomos: A1939 B2040 C1839 D1940 A) Quais são isótopos? B) Quais são isóbaros? C) Quais são isótonos? 7.Faça a distribuição em níveis de energia A) Cl17 B) Fr87 8. Qual a fórmula do composto formado entre os eletrons Ca2040 e Cl1735 ? 9. Ligação covalente faça as fórmulas das seguintes substâncias A) (N2) B) (NH3) 10. Ligação covalente dativa faça a fórmula das seguintes substâncias A) (so3) B) (NH3) 11. Sobre tabela periódica responda A) Quantos períodos e famílias constituem a tabela periódica? B) Como estão dispostos os átomos da tabela periódica C) O, S, Se, Te e Po pertencem a que grupo? 12. Classifique os ácidos: ionização Preseça de O N° de elementos força N° de H HNO3 HF H3PO4 H2SO4 13. Classifique: Base N° de OH Solubilidade Força LiOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Respostas 1.A) 5 B)5 C)5 D)15 2.A)3 B)3 3.A) Separação magnética, filtração e destilação. B) Osmose reversa ou dessalinização 4.A) Peneiração ou catação B) magnética C) centrifugação D) decantação 5.A) P=30; e=30; n=30 B) P=25; n=20; e=25 6.A) A e D B) A,C e B,D C) A,B e C,D7.A) K2 L8 M7 B) K2 L8 M18 N32 O18 P8 Q1 8. Ca--> 2A; Cl-->7A CaCl2 9.A) B) 10.A) B) 11.A) 7 períodos e 18 famílias B) De acordo com o seu número atômico C) Família 6A 12. Classifique os ácidos: ionização Preseça de O N° de elementos força N° de H HNO3 H++NO3 Oxiácido ternário 2forte mono HF H++F- Hidrácido binário 1moderado mono H3PO4 3H++PO4-3 Oxiáxido ternário 1moderado triácido H2SO4 2H++SO4-2 Oxiácido ternário 2forte diácido 13. Base N° de OH Solubilidade Força LiOH monobase solúvel forte Mg(OH)2 dibase parcial forte Al(OH)3 tribase insolúvel fraco
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