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1 Química 1. Aspectos macroscópicos da Química 1.1 Evidências das reações químicas Reação química é uma transformação em que, a partir de um ou mais reagentes dá-se origem a outras substâncias (produto). Há alguns efeitos macroscópicos que possibilitam a percepção de que a reação ocorreu, como: mudança de cor e temperatura, liberação de gás e formação de precipitado 1.2 Estudo da matéria Matéria Matéria é tudo o que tem massa e ocupa espaço. Qualquer coisa que tenha existência física ou real é matéria. Tudo o que existe no universo conhecido manifesta-se como matéria ou energia. A matéria pode ser líquida, sólida ou gasosa. São exemplos de matéria: papel, madeira, ar, água, pedra. Estados físicos da matéria De um modo geral, as partículas que compõem uma substância podem se organizar de diferentes formas. Essas diferentes formas estão relacionadas ao seu estado físico. As partículas podem estar mais unidas ou mais afastadas, de acordo com as condições de temperatura e de pressão a que a matéria esteja sendo submetida. Alterando essas condições, podemos efetuar mudanças no estado físico da matéria. Basicamente, os estados físicos da matéria são três: sólido, líquido e gasoso. Sólido Nos corpos sólidos, as partículas que os constituem ficam muito próximas umas das outras. No estado sólido a matéria: Tem forma própria. Uma aliança de ouro terá sempre a mesma forma, onde quer que seja colocada (dentro de um cofre, sobre a mesa, no bolso da calça, etc.); Tem volume definido. Medindo as dimensões da aliança de ouro, você poderá determinar o seu volume. Na maioria dos casos, corpos sólidos se transformam em líquidos ou gasosos quando aquecidos à temperatura elevada ou quando a pressão a que estão submetidos é reduzida. Líquido No estado líquido, em geral, a matéria apresenta suas partículas mais afastadas umas das outras do que no estado sólido. Isso permite que elas se movimentem, tornando a matéria fluida. No estado líquido, a matéria é geralmente constituída por moléculas e: Não tem forma própria. Experimente despejar a água de uma garrafa em outro recipiente qualquer: ela tomará nova forma. Como todos os líquidos, a água adquire a forma do recipiente que a contém; Tem volume constante. Encha de água uma garrafa de 1 L de capacidade. A seguir, despeje a água em outro recipiente. Ela muda de forma, mas seu volume permanece o mesmo (1 L). Gasoso Em condições ambientais, a matéria no estado gasoso é constituída por átomos ou moléculas, que estão bem afastados uns dos outros, permitindo a sua grande movimentação. No estado gasoso, a matéria: Não tem forma nem volume definidos. O gás contido num recipiente pode ser comprimido ou 2 expandido; consequentemente, seu volume pode diminuir e aumentar. Mudanças de fase 1.3 Compostos químicos e suas misturas Substâncias Possui uma composição característica, determinada e um conjunto definido de propriedades. Pode ser simples (formada por só um elemento químico, representada por um símbolo químico) ou composta (formada por vários elementos químicos, representada pela fórmula química). Também pode ser chamada de substância pura ou composto químico. Exemplos de substância simples: hélio (He), ouro (Au), mercúrio (Hg), ferro (Fe), zinco (Zn), nitrogênio (N2), oxigênio (O2), ozônio (O3). Exemplos de substância composta: água (H2O), sal de cozinha (NaCl). Misturas Misturas são formadas por duas ou mais substâncias puras. As misturas têm composição química variável, não expressa por uma fórmula. Ex.: - ar atmosférico – mistura de 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio, 1% de argônio e mais outros gases, como o gás carbônico. - gasolina – mistura de hidrocarbonetos, que são substâncias formadas por hidrogênio e carbono. - Aço inoxidável - mistura (liga) de ferro, carbono, cromo e níquel. Tipos de misturas Mistura homogênea : A mistura homogênea é aquela cujas substâncias constituintes não podem ser identificadas; possuem as mesmas propriedades em toda a sua extensão. Tais substâncias sofrem dissolução, ou seja, a sua mistura produz somente uma fase. Isso quer dizer que toda mistura homogênea é uma solução, ou seja, mistura homogênea é um conjunto de substâncias solúveis entre si. Um exemplo é a mistura da água com álcool: quando misturadas essas duas substâncias é impossível distinguir uma da outra. Outro exemplo é a mistura de água e sal de cozinha e a mistura de café com leite. Mistura homogênea entre substâncias simples Fe, C, Ni e Cr na formação da liga de aço inoxidável Mistura heterogênia : Uma mistura é composta heterogênea quando apresenta duas ou mais fases e os componentes da mistura são perceptíveis. Observação: a visualização não é, necessariamente, a olho nu. As fases de uma mistura heterogênea podem ser detectadas no microscópio ou separadas em uma centrífuga. Como exemplos têm-se a água mais azeite ou água mais óleo, água e areia, etc. 3 Mistura heterogênea entre água e óleo, formando duas partes visíveis (duas fases) 1.4 Métodos de separação dos componentes de uma mistura Filtração Este é um método de separação muito presente no laboratório químico e também no cotidiano. É usado para separar misturas heterogêneas, como por exemplo um sólido disperso num líquido ou em um gás, mesmo que o sólido se apresente em suspensão. A mistura atravessa um meio filtrante (filtro poroso), onde o material particulado fica retido. Exemplos : Ao preparar o café, realizamos uma filtração Exemplos de filtração de misturas sólido-gás Esquema de filtração em um laboratório Decantação Permite a separação de misturas heterogêneas, como líquidos imiscíveis (que não se misturam) ou um sólido precipitado num líquido. Exs.: água e areia, água e óleo vegetal. Pode-se aproveitar a pressão atmosférica e a gravidade para auxiliar no processo de decantação. Um dos líquidos pode ser retirado por sifonação, que é a transferência, através de uma mangueira, de um líquido em uma posição mais elevada para outra, num nível mais baixo. 4 Decantação em um laboratório utilizando funis de decantação Sistema de decantação em tratamento de água bruta Destilação Separa misturas homogêneas, como líquido(s) de sólido(s) dissolvidos ou líquido(s) de líquido(s). Na destilação acontecem duas mudanças de estado consecutivas: uma ebulição (vaporização) seguida de uma condensação. Na ebulição é retirado da mistura o componente com o ponto de ebulição mais baixo, e na condensação esse componente volta à sua forma líquida. Exemplo : obtenção de água destilada, obtenção de bebidas destiladas e aguardentes. Existe um tipo de destilação, a destilação fracionada, que permite a separação de vários líquidos com pontos de ebulição muito próximos. O exemplo mais clássico é a obtenção de diferentes misturas do petróleo, como GLP, nafta, gasolina, querosene, óleo diesel, óleo combustível e asfalto. Esquema de destilação em um laboratório Destilação para produção de conhaque Destilador para fracionamentodo petróleo Cristalização A cristalização é uma técnica de separação muito simples e utilizada para recuperar o soluto sólido de uma solução em uma mistura homogênea. O recipiente com a solução deixa-se em repouso à temperatura ambiente e lentamente o solvente vai evaporando para a atmosfera, deixando apenas os cristais de soluto no recipiente. Esta é a técnica utilizada nas salinas para obter o sal a partir da água do mar. 5 A forma e a cor dos cristais dependem do composto químico em causa. O sulfato de cobre, por exemplo, apresenta bonitos cristais azuis Solução aquosa de sulfato de cobre (à direita) e cristais do mesmo sal (à esquerda) A cristalização é por vezes designada por “evaporação” e “cristalização”, uma vez que a cristalização ocorre devido à evaporação do solvente e uma não ocorre sem a outra. Enquanto que na destilação, na maior parte dos casos, o componente que interessa recuperar é o solvente, na evaporação e cristalização interessa aproveitar o soluto. Cromatografia de Papel É utilizada para separar substâncias com diferentes solubilidades num determinado soluto, numa mistura homogênea. Uma mistura é arrastada (por um solvente apropriado) num meio poroso e absorvente, chamada de fase fixa. Como diferentes substâncias têm diferentes velocidades de arrastamento num determinado solvente, ao fim de algum tempo há uma separação dos constituintes da mistura. Este processo é normalmente usado para pequenas quantidades de amostra. Ex: separação dos componentes de uma tinta. 1.5 Reações químicas Uma reação química é uma transformação da matéria, na qual ocorrem mudanças qualitativas na composição química de uma ou mais substâncias reagentes, resultando em um ou mais produtos. Resumidamente, pode-se afirmar que uma reação química é uma transformação da matéria em que pelo menos uma ligação química é criada ou desfeita. Fumaça branca de cloreto de amônio resultante da reação química entra a amônia e o ácido clorídrico Equação química A forma que se representa graficamente a reação química chama-se Equação Química. Nela, coloca-se os elementos que estão envolvidos na reação, de forma abreviada, e como ela aconteceu, através de símbolos já padronizados. As Equações Químicas representam a escrita usada pelos químicos e de forma universal, ou seja, é a mesma em qualquer país. As substâncias que participam da reação química são chamadas de produtos ou reagentes na equação química. Reagentes (1° membro) – são as substâncias que estão no início da reação. São as que irão reagir, sofrer a transformação. Produtos (2° membro) – são as substâncias resultantes da reação química. Exemplo: Duas moléculas de gás hidrogênio juntam-se com uma molécula de gás oxigênio formando duas moléculas de água. 2H2 + O2 → 2 H2O reagentes produto Observe que o H2 e o O2 são reagentes e H2O é o produto. Para representar a reação química, utiliza-se uma seta apontando para o lado direito, indicando a transformação. http://pt.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9ria http://pt.wikipedia.org/wiki/Composi%C3%A7%C3%A3o_qu%C3%ADmica http://pt.wikipedia.org/wiki/Reagente http://pt.wikipedia.org/wiki/Liga%C3%A7%C3%A3o_qu%C3%ADmica 6 Em cima da seta, são utilizados alguns símbolos indicando as condições nas quais a reação deve ocorrer. ∆ - calor aq – aquoso ( em água) cat – catalisador λ – energia luminosa Em cada substância pode haver os seguintes símbolos: ↑ - desprendimento de gás ↓ - precipitação de um sólido Nas equações químicas, as substâncias podem aparecer com seus estados físicos: (s) – sólido (l) – líquido (g) – gasoso Exemplo: C (s) + O2 (g) → CO2 (g) O conjunto das características e relações quantitativas dos números de espécies químicas presentes numa reação dá-se o nome de estequiometria. 1.6 Leis ponderais das reações químicas Leis Ponderais: São leis que estabelecem relações entre as massas das substancias que participam das reações quimicas. Lei de Lavoisier Numa reação química que se processe num sistema fechado, a massa permanece constante, ou seja, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos: m(reagentes) = m(produtos) Assim, por exemplo, quando 2 gramas de hidrogênio reagem com 16 gramas de oxigênio verifica-se a formação de 18 gramas de água; do mesmo modo, quando 12 gramas de carbono reagem com 32 gramas de oxigênio ocorre a formação de 44 gramas de gás carbônico. Ou ainda, filosoficamente falando, "Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma". Lei de Proust A Lei de Proust, estabelece que as massas dos reagentes e as massas dos produtos que participam da reação obedecem sempre a uma proporção constante, independentemente da quantidade de reagentes utilizados. Assim, para a reação entre, por exemplo, hidrogênio e oxigênio formando hidróxido de hidrogênio (H2O): Observe que, para cada reação, a massa do produto é igual à soma da massa dos reagentes, o que concorda com a lei de Proust. As massas dos reagentes e dos produtos que participam de uma reação podem ser diferentes, mas as relações entre elas são sempre constantes. No exemplo da formação da água: EXERCÍCIOS 1 -(UFMG-1997) Durante a preparação do popular cafezinho brasileiro, são utilizados alguns procedimentos de separação de misturas.A alternativa que apresenta corretamente a sequência de operações utilizadas é Hidrogênio (g) Oxigênio (g) Hidróxido de hidrogênio(g) 2 16 18 4 32 36 1 8 9 10 80 90 mO2/mH2 mH2O/mH2 mH2O/mO2 80/10 = 8 90/10 = 9 90/80 = 1,125 16/2 = 8 18/2 = 9 18/16 = 1,125 8/1 = 8 9/1 = 9 9/8 = 1,125 3,2/0,4 = 8 3,6/0,4 = 9 3,6/3,2 = 1,125 http://pt.wikipedia.org/wiki/Estequiometria http://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o_qu%C3%ADmica http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_fechado http://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrog%C3%AAnio http://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAnio http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81gua http://pt.wikipedia.org/wiki/Carbono http://pt.wikipedia.org/wiki/G%C3%A1s_carb%C3%B4nico http://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o_qu%C3%ADmica http://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrog%C3%AAnio http://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAnio http://pt.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_de_hidrog%C3%AAnio http://pt.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_de_hidrog%C3%AAnio 7 A) destilação e decantação. B) destilação e filtração. C) extração e decantação. D) extração e filtração. 2-(UFMG-2002) Certas misturas podem ser separadas, usando-se uma destilação simples, realizável numa montagem, como a apresentada nesta figura: Suponha que a mistura é constituída de água e cloreto de sódio dissolvido nela. Ao final da destilação simples dessa mistura, obtém-se, no erlenmeyer, A) água. B) água + ácido clorídrico. C) água + cloreto de sódio. D) água + cloro. 3-(Mack-2007) O processo inadequado para separar uma mistura heterogênea sólido-liqüido é: a) filtração. b) decantação. c) centrifugação. d) destilação. e) sifonação. 4-(FMTM-2001) Colocaram-se duas ou três pedras de cânfora em um béquer. Após fechado com uma placa de petri, o béquer foi aquecido cuidadosamente e observou-se a formação de vapores. Trata-se de um processo de formação de vapores por: a) calefação. b) solidificação. c) condensação.d) sublimação. e) fusão. 5- Quantos componentes apresenta um sistema formado por: um pouco de areia, uma pitada de sal de cozinha, 100mL de álcool, 100mL de água e dois cubos de gelo? (A) 1. (B) 2. (C) 3. (D) 4. (E) 5. 6 - Quantas fases e quantos componentes apresenta um sistema formado por: suco de laranja, açúcar dissolvido, água e óleo de soja? (A) Duas fases e quatro componentes. (B) Duas fases e três componentes. (C) Três fases e quatro componentes. (D) Três fases e três componentes (E) Quatro fases e quatro componentes. 7 - A água destilada é (A) elemento químico (B) substância simples (C) substância composta (D) mistura homogênea (E) mistura heterogênea 8- Um professor realizou várias experiências (a 20°C e 1 atm) e organizou a seguinte tabela: De acordo com a tabela, assinale a afirmativa INCORRETA: (A) O estado físico da substância D, à temperatura ambiente, é gasoso. (B) Se misturarmos a substância B com a substância D, à temperatura ambiente, forma-se uma mistura homogênea. (C) A substância mais volátil, à temperatura ambiente, é a A. (D) Se misturarmos as substâncias A, C e água, forma-se um sistema difásico. (E) O processo mais adequado para separarmos uma mistura da substância C com a água, à temperatura ambiente, é destilação simples. 9- (Mackenzie-SP) A tabela a seguir, com dados relativos à equação citada, refere-se a duas experiências realizadas. Então podemos afirmar que: C + O2 ---> CO2 1ª experiência 12g 32g X 2ª experiência 36g Y 132g a) X é menor que a soma dos valores das massas dos reagentes da 1ª experiência b) X = Y c) Y é igual ao dobro do valor da massa de carbono que reage na 2ª experiência. d) 32/Y = X/132 e) Y = 168 10 - A reação entre 23g de álcool etílico e 48g de oxigênio produziu 27g de água, ao lado de gás carbônico. A massa de gás carbônico obtida foi de: a) 44g. b) 22g. c) 61g. d) 88g. e) 18g. 11 - (UFMG-MG) Em um experimento, soluções aquosas de nitrato de prata, AgNO3, e de cloreto de sódio, NaCl, reagem entre si e formam cloreto de prata, AgCl, sólido branco 8 insolúvel, e nitrato de sódio, NaNO3, sal solúvel em água. A massa desses reagentes e a de seus produtos estão apresentadas neste quadro: Considere que a reação foi completa e que não há reagentes em excesso. Assim sendo, é CORRETO afirmar que X, ou seja, a massa de cloreto de prata produzida é: a) 0,585 g. b) 1,434 g. c) 1,699 g. d) 2,284 g. e) 2,866 g. 12 - De acordo com a lei de Lavoisier, quando fizermos reagir completamente, em ambiente fechado 1,12g de ferro com 0,64g de enxofre, a massa, em gramas, de sulfeto de ferro obtida será de: a) 2,76g. b) 2,24g. c) 1,76g. d) 1,28g. e) 0,48g. REAGENTES PRODUTOS AgNO3 NaCl AgCl NaNO3 1,699g 0,585g X 0,850g 9 2. Estrutura da matéria e atomística 2.1 Teoria atômica de John Dalton (1803) 1. Tudo que existe na natureza é formado por pequenas partículas microscópicas denominadas átomos; 2. Estas partículas, os átomos, são indivisíveis (não é possível seccionar um átomo) e indestrutíveis (não se consegue destruir mecanicamente um átomo); 3. O número de tipos de átomos (respectivos a cada elemento) diferentes possíveis é pequeno; 4. Átomos de elementos iguais sempre apresentam características iguais, bem como átomos de elementos diferentes apresentam características diferentes. Sendo que, ao combiná-los, em proporções definidas, definimos toda a matéria existente no universo; 5. Os átomos assemelham-se a esferas maciças que se dispõem através de empilhamento; 6. Durante as reações químicas, os átomos permaneciam inalterados. Apenas configuram outro arranjo; 2.2 Evolução dos modelos atômicos MODELO DE THOMSON (1874) O inglês Joseph John Thomson, através de experimentos de descargas elétricas em alto vácuo, sugeriu um modelo de átomo em que o átomo fosse maciço, esférico, descontínuo, formado por um fluido com carga elétrica positiva, no qual estariam dispersos os elétrons com carga negativa, que neutralizam totalmente as cargas positivas do fluido. O próprio Thomson associou o seu modelo a um “pudim de passas”. Modelo atômico de Thomson MODELO DE RUTHERFORD (1911) Resumidamente, Rutherford sugeriu que o átomo é formado por um núcleo maciço, pequeno e positivo, que carrega quase toda a massa do átomo e uma região praticamente vazia, chamada de eletrosfera, que envolve o núcleo e que tem carga negativa. Seu modelo atômico lembra o Sistema Planetário. Modelo atômico planetário de Rutherford MODELO DE NIELS BöHR (1913) 1. Os elétrons giram em torno do núcleo em órbitas circulares e bem definidas (fixas), que são as órbitas estacionárias. Mais tarde, seriam as chamadas "camadas eletrônicas" (K,L,M,N,O,P e Q), as quais são chamadas atualmente de níveis de energia. 2. O equilíbrio dinâmico dos sistemas nos estados estacionários se dá pelas leis da mecânica clássica, o que não é verificado quando um elétron passa para um diferente estado estacionário. 3. . A energia radiada não é emitida ou absorvida de maneira contínua, somente quando um elétron passa de uma órbita estacionária para outra diferente ( salto quântico ). 4. Simplificando : ● quando um elétron RECEBE energia, ele salta para uma órbita MAIS EXTERNA. A quantidade de energia absorvida é bem definida (quantum) e equivale à diferença energética entre as camadas. ● quando um elétron volta para o seu estado estacionário (órbita mais interna), ele LIBERA ou IRRADIA energia sob a forma de raio X, ultravioleta ou luz, que seria o fóton. Essa energia também é muito bem definida ( quantum ). 10 Modelo atômico de Bohr MODELO ATÔMICO DE SOMMERFELD (1916) O físico alemão Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld, em 1916, apresentou um novo modelo atômico baseado na mecânica quântica, sobre o qual afirmava que os elétrons descreviam órbitas circulares e ELÍPTICAS ao redor do núcleo. Considerou, ainda, que a energia liberada como fóton era pelo fato de as camadas eletrônicas possuírem certas subdivisões, os subníveis energéticos - s, p, d, f. Para ele, uma órbita era circular (s) e as demais, elípticas. Modelo atômico de Sommerfeld DESCOBERTA DO NÊUTRON Em 1932, o físico inglês James Chadwick constatou que os núcleos dos átomos, assim como as próprias partículas alfa, continham em sua estrutura, além dos prótons que lhes conferiam carga positiva, outras partículas, de carga elétrica neutra e massa aproximadamente igual à do próton, que evitam a repulsão dos prótons, denominadas de nêutrons. 2.3 Partículas elementares dos átomos Próton (p+) : partícula de carga positiva, que encontra-se no núcleo do átomo. O valor absoluto da carga positiva de todos os prótons é exatamente igual ao valor absoluto da carga negativa de todos os elétrons. Neutron (n0 ou N) : partícula de carga neutra, que encontra-se no núcleo do átomo. Possui basicamente a mesma massa do próton. Estão estrategicamente dispostos no núcleo para evitar a repulsão dos prótons, de mesma carga elétrica. Elétron (e-) : partícula de carganegativa, que encontra-se orbitando o núcleo no átomo na região chamada de eletrosfera. Os elétrons estão distribuídos em órbitas, chamados de níveis de energia. 2.4 Características do átomo NÚMERO ATÔMICO (Z) É representado por ZE, onde E é o elemento químico e Z o número atômico. Indica o número de prótons contidos dentro do núcleo. Esse número atômico caracteriza o átomo, ou seja, não é possível a existência de dois átomos diferentes com o mesmo número atômico. Por exemplo: 11Na, 17Cl Átomo de sódio: Z=11 Átomo de cloro: Z=17 NÚMERO DE MASSA (A) É a soma do número de prótons, ou número atômico (Z), e do número de nêutrons (N) de um átomo. É representado por AE ou EA, onde E é o ● Cuidado com os conceitos de ELÉTRON ESTACIONÁRIO ( girando em sua órbita normal, em seu estado estacionário ) e ELÉTRON ATIVADO ou EXCITADO ( aquele que saltou para um nível mais externo pela absorção de energia ). 11 elemento químico. Junto com Z, é representado da seguinte forma : Resumindo : A = Z + N Por exemplo : um átomo tem 19 prótons e 21 nêutrons. Calcule A e o número de elétrons. Z = 19 N = 21 A = Z + N = 19 + 21 = 40 A = 40 Como todo átomo tem a mesma quantidade de prótons e elétrons : Z = e- = 19 ELEMENTO QUÍMICO É o conjunto de átomos que apresentam o mesmo número atômico (Z) (mesma identificação química). É representado por uma sigla do nome do elemento, em latim. Quando há apenas uma letra, sempre deverá estar em maiúscula. Quando há duas letras, a primeira sempre será maiúscula e a segunda sempre minúscula. Observações: 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. ISÓTOPOS, ISÓTONOS E ISÓBAROS Isótopos são átomos que apresentam o mesmo número atômico (Z) e diferentes número de massas (A).Os isótopos são átomos de um mesmo elemento químico (mesmo Z), e que apresentam diferentes números de nêutrons, resultando assim diferentes números de massa. EX: Isótonos: são átomos que apresentam diferentes números atômicos (Z), diferentes números de massa (A), e o mesmo número de nêutrons (N). EX: Isóbaros: são átomos que apresentam diferentes números atômicos (Z) e mesmo número de massa (A). EX: DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA DE LINUS PAULING A distribuição eletrônica elaborada pelo físico sueco Linus Pauling, também conhecida como Diagrama de Pauling, nada mais é do que um método de distribuir os elétrons na eletrosfera dos átomos e dos íons http://www.infoescola.com/fisica/eletrosfera/ 12 Por exemplo, vamos fazer a distribuição para o átomo de sódio, que tem Z = 11, e para o átomo de ferro, que tem Z = 26. 11Na : 1s 2 2s2 2p6 3s1 23Fe : 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3 2.5 Números quânticos Os números quânticos são códigos matemáticos relacionados à energia do átomo. Através desses números, caracterizamos os átomos. NÚMERO QUÂNTICO PRINCIPAL (n) Refere-se ao nível de energia em que os elétrons se encontram, podendo variar de 1 até 7 dependendo em qual nível energético o elétron se encontra. NÚMERO QUÂNTICO SECUNDÁRIO (l) Também chamado de número quântico azimutal, refere-se ao subnível onde o elétron se encontra NÚMERO QUÂNTICO MAGNÉTICO (m) O número quântico magnético é útil para identificação dos orbitais. Onde o orbital da direita tem sinal (+) e os da esquerda tem sinal (-) NÚMERO QUÂNTICO SPIN (s) Descreve a rotação do elétron em torno do seu eixo. Pode assumir os valores +1/2 e -1/2. Dois elétrons de um mesmo orbital apresentam os três primeiros números quânticos iguais, mas possuem spins opostos. Portanto, de acordo com o princípio de exclusão de Pauli é um princípio da Mecânica Quântica formulada em 1925 por Wolfgang Pauli. Dois elétrons de um mesmo átomo nunca podem ter os mesmos quatro números quânticos. EXEMPLOS 1- Determine os números quânticos para o elétron com maior energia do átomo 29Cu. Fazendo a distribuição eletrônica de Pauling : 29Cu : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 O elétron de maior energia se encontra no último subnível : 3d9. n = 3 (nível de energia 3) l = 2 (subnível d) m = +1, Veja : s=-1/2 2 – Determinado elemento químico tem os seguintes números quânticos : n=3, l=1, m=0, s=-1/2. O elemento químico em questão é : a-) C b-) Ca c-) Cl d-) F e-) Ar Nível energético K L M N O P Q Número Quântico principal ( n) 1 2 3 4 5 6 7 Sub-nível energético s p d f Número Quântico secundário (l) 0 1 2 3 Número de orbitais por subnível 1 3 5 7 Número máximo de elétrons por orbital 2 6 10 14 s 0 p -1 0 +1 d -2 -1 0 +1 +2 f -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 13 Vamos verificar o último subnível, onde encontra-se o elétron de maior energia : n = 3 (nível de energia 3) l = 1 (subnível p) m = 0 (o elétron de maior energia encontra-se no orbital 0 do subnível p) e s=-1/2. Veja : Portanto, teremos : 3p5 Fazendo a distribuição de Pauling até o subnível acima : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 , somando os expoentes iremos encontrar Z = 17; olhando na tabela, veremos que se trata do elemento Cloro (Cl). EXERCÍCIOS 1 – (UECE) Dalton, na sua teoria atômica, propôs, entre outras hipóteses, que: "Os átomos de um determinado elemento são idênticos em massa".À luz dos conhecimentos atuais podemos afirmar que: a) a hipótese é verdadeira, pois foi confirmada pela descoberta dos isótopos b) a hipótese é verdadeira, pois foi confirmada pela descoberta dos isótonos c) a hipótese é falsa, pois com a descoberta dos isótopos, verificou-se que átomos do mesmo elemento químico podem ter massas diferentes d) A hipótese é falsa, pois com a descoberta dos isóbaros, verificou-se que átomos do mesmo elemento químico podem ter massas diferentes 2 - (ETFSP) "O espaço entre as moléculas atômicas está ocupado por partículas de carga negativa". Esta é uma afirmação feita por: a) Dalton; b) Thomson; c) Rutherford; d) Richter;e) Proust 3 - (Fuvest 98) Há exatos 100 anos, J.J. Thomson determinou, pela primeira vez, a relação entre a massa e a carga do elétron, o que pode ser considerado como a descoberta do elétron. É reconhecida como uma contribuição de Thomson ao modelo atômico, a) o átomo ser indivisível. b) a existência de partículas sub-atômicas c) os elétrons ocuparem níveis discretos de energia. d) os elétrons girarem em órbitas circulares ao redor do núcleo. e) o átomo possuir um núcleo com carga positiva e uma eletrosfera. 4 - (UFRS – 2001) Uma moda atual entre as crianças é colecionar figurinhas que brilham no escuro. Essas figuras apresentam em sua constituição a substância sulfeto de zinco. O fenômeno ocorre porque alguns elétrons que compõem os átomos dessa substância absorvem energia luminosa e saltampara níveis de energia mais externos. No escuro, esses elétrons retomam aos seus níveis de origem, liberando energia luminosa e fazendo a figurinha brilhar. Essa característica pode ser explicada considerando o modelo atômico proposto por a) Dalton.b) Thomson.c) Lavoisier.d) Rutherford.e) Bohr. 5 - (PUC-SP) Assinale a alternativa que não é correta: a) O número máximo de elétrons em cada orbital é dois. b) No nível quântico principal quatro há quatro orbitais. c) No subnível 5f há 7 orbitais. d) Os elétrons de um mesmo átomo pode ter no máximo três números quânticos iguais. e) 5, 1, 0 e –1/2 são quatro números quânticos do elétron de maior energia de um átomo do elemento que pertence ao grupo 1A da Tabela Periódica. 6 – (UNISANTA – Santos) Assinale a alternativa falsa: a) Os números quânticos servem para identificar cada elétron de um átomo. b) Teoricamente, um átomo apresenta infinitos níveis e infinitos subníveis de energia. c) O quinto nível de um átomo possui 6 subníveis reais. d) Um elétron sempre apresentará um spin quando em sua posição normal em relação ao núcleo. e) Orbital é a região de maior probabilidade para se localizar um elétron. 14 3. Classificação periódica e propriedade dos elementos químicos 3.1 Introdução A tabela periódica dos elementos químicos é a disposição sistemática dos elementos, na forma de uma tabela, em função de suas propriedades. São muito úteis para se preverem as características e tendências dos átomos. Permite, por exemplo, prever o comportamento de átomos e das moléculas deles formadas, ou entender porque certos átomos são extremamente reativos enquanto outros são praticamente inertes. Permite prever propriedades como eletronegatividade, raio iônico, energia de ionização, entre outros. Foi organizada pelo químico russo Dmitri Mendeleiev, em 1869. 3.2 Organização da tabela periódica Os elementos encontram-se ordenados pelo seu número atômico (indicado nesta tabela por cima do respectivo símbolo) em sequências horizontais que se chamam períodos, e ao mesmo tempo em sequências verticais que se chamam grupos ou famílias. GRUPOS Os grupos 1, 2, 3, 13, 14, 15, 16 17 e 18 são chamados de elementos representativos ou grupos ou famílias A e também recebem uma designação especial : 1A, 2A, 3A (13), 4A (14), 5A (15), 6A (16), 7A (17) e 8A (18). Alguns grupos mantêm nomes próprios, como se pode ver abaixo: ● O primeiro grupo é designado por grupo dos metais alcalinos (com exceção do Hidrogênio (H)). ● O segundo grupo denomina-se grupo dos metais alcalino-terrosos. ● O conjunto dos grupos, entre o grupo 3 e o grupo 12 chamam-se elementos de transição. ● O grupo 13 é designado por família do Boro. ● O grupo 14 é designado por família do Carbono. ● O grupo 15 também se pode chamar família do Nitrogênio. ● O grupo 16 pode denominar-se família dos Calcogênios. ● O grupo 17 é designado usualmente por família dos Halogênios. ● O grupo 18 muito conhecido, apresenta os nomes da família dos gases raros, gases inertes ou ainda gases nobres http://pt.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomos http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomos http://pt.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culas http://pt.wikipedia.org/wiki/Eletronegatividade http://pt.wikipedia.org/wiki/Raio_i%C3%B4nico http://pt.wikipedia.org/wiki/Raio_i%C3%B4nico http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_de_ioniza%C3%A7%C3%A3o 15 Os grupos ou famílias A apresentam, em seu número, a quantidade de elétrons no nível de energia mais externo. Os elementos H e He, assim como os elementos da família 1A e 2A tem seu elétron mais energético e um subnível do tipo s, enquanto os elementos das famílias 3A, 4A, 5A, 6A, 7A e 8A tem o mesmo elétron em um subnível do tipo p. Ex : 19K : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 – família 1A 16S: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 – família 6A Os metais de transição tem seu elétron mais energético em subníveis do tipo d ou f. O elemento de transição que te seu elétron de maior energia em um subnível do tipo d é chamado deelemento de transição externa, enquanto o que tem o mesmo 16 elétron em um subnível do tipo f é chamado de elemento de transição interna. PERÍODOS Os períodos são as linhas horizontais da tabela. Neste caso, recebem a numeração de 1 a 7 correspondente aos sete níveis de energia possíveis (K, L, M, N, O, P, Q), sendo que no período 1 a distribuição de elétrons vai até o nível K, e no período 2 os elétrons ocupam o nível L, e assim sucessivamente.Como exemplo, acompanhe a distribuição dos elétrons do elemento Lítio (Z=3): K 1 s2 L 2 s1 2 p M 3 s 3 p 3 d Observe que foram ocupados apenas dois subníveis: K e L. Dizemos, então, que o Lítio pertence ao período 2 porque a distribuição eletrônica foi até a camada 2. Na tabela, existem duas linhas que estão separadas das demais, para não alongar a tabela demasiadamente; são chamados de série de elementos de transição interna. Tem-se duas séries : lantanídios e actinídios. 3.3 Características físico-químicas dos elementos representativos (família A) e metais de transição FAMÍLIA DOS METAIS ALCALINOS ● reagem facilmente com a água. Essa reação forma hidróxidos, que são substâncias básicas ou alcalinas, ao liberar o hidrogênio. ● esses metais também reagem com oxigênio produzindo óxidos. ● Possuem baixa densidade, são moles, muito reativos e eletropositivos. Os elementos que estão na parte de baixo do grupo 1A possuem a eletropositividade maior e são mais reativos que os elementos de cima dessa mesma família. ● O hidrogênio, que possui um único elétron, está situado no mesmo grupo dos metais alcalinos, porém a energia para retirar o eletrón do hidrogênio é muito maior que de qualquer outro elemento dessa família. Devido a peculiaridade do hidrogênio prefere-se não classificar o hidrogênio como um Metal Alcalino e sim como um Não-Metal. FAMÍLIA DOS METAIS ALCALINOS TERROSOS ● O grupo 2A recebeu esse nome pois seus óxidos eram chamados de terras. ● Os Metais Alcalino-Terrosos tem baixa densidade, são coloridos e moles. Todos são sólidos. ● Apesar de não reagir com água tão rápido como os Metais Alcalinos, os Metais Alcalino-Terrosos também formam hidróxidos fortemente básicos. FAMÍLIA DO BORO ● Os elementos químicos da Família do Boro apresentam configuração eletrônica com três elétrons na camada de valência e, com exceção do tálio (Tl), eles geralmente utilizam esses elétrons para fazer três ligações, levando a um estado de oxidação +3. FAMÍLIA DO CARBONO ● Os elementos desse grupo, com exceção do estanho (Sn) e chumbo (Pb) realizam até quatro ligações simultâneas. ● O carbono (C), que dá nome a família, possui propriedades que o difere dos demais elementos do grupo. O principal fator diferenciador é a sua capacidade de se ligar a vários outros átomos de carbono, formando grandes cadeia. As ligações C-C são fortes, e as ligações Si-Si, Ge-Ge e Sn-Sn diminuem progressivamente de energia. Além disso, o carbono é o único capaz de formar ligações múltiplas (duplas e triplas ligações).FAMÍLIA DO NITROGÊNIO ● Os compostos formados pelos elementos do grupo 5A possuem alta energia de ionização. ● Dentre os elementos da Família do Nitrogênio, somente o elemento que dá nome a família existe sob a forma de molécula diatômica. Os demais átomos desse grupo são grandes e seus tamanhos dificultam o estabelecimento de duas ligações. FAMÍLIA DOS CALCOGÊNIOS http://www.tabelaperiodicacompleta.com/nao-metais http://www.tabelaperiodicacompleta.com/familias-da-tabela-periodica http://www.tabelaperiodicacompleta.com/familia-do-carbono http://www.tabelaperiodicacompleta.com/propriedades-periodicas#energia-de-ionizacao http://www.tabelaperiodicacompleta.com/familias-da-tabela-periodica 17 ● Todos os elementos dessa família são Não-Metais e o polônio (Po) é o único deles que é radiotivo. ● Os elementos químicos do grupo 16 são caracterizados por possuir 6 elétrons na camada de valência. Eles formam compostos com metais e com o hidrogênio, quando o número de oxidação é -2. Os números de oxidação +2, +4 e +6 ocorrem quando os elementos do grupo formam compostos com outros elementos do seu próprio grupo, ou com os elementos do grupo dos Halogênios. FAMÍLIA DOS HALOGÊNIOS ● Os Halogênios são elementos representativos e seu significado (do grego) é “formador de sais”. ● Um Halogênio adquiri estabilidade química quando o seu último nível de energia recebe um elétron, transformando-se assim num íon mononegativo. Um dos sais mais famosos que possui esse íon é o cloreto de sódio, conhecido como sal de cozinha. ● Os elementos dessa família são perigosos (e até mesmo letais) a seres vivos, já que são extremamente reativos. O cloro e o iodo, por exemplo, são usados como desinfetantes para água potável, piscinas, ferimentos, pois matam bactérias, fungos e outros microrganismos. FAMÍLIA DOS GASES NOBRES ● Os Gases Nobres apresentam baixos pontos de fusão e ebulição, já que possuem forças de atração interatômicas muito fracas. Por conta disso, mesmo os que apresentam átomos mais pesados, em condições normais, são gasosos. Também não formam facilmente compostos químicos porque todos os gases possuem orbitais dos níveis de energia exteriores completos com elétrons. FAMÍLIAS DOS METAIS DE TRANSIÇÃO ● Os Metais de Transição são duros e possuem alto ponto de fusão e ebulição. Por serem metais, conduzem bem o calor e a eletricidade. Podem formar ligas entre si, apresentam estados de oxidação variados (estados de oxidação mais amplos que os elementos de outros grupos) e normalmente formam compostos de coordenação com diferentes índices. O número de elétrons nos subníveis d é variável. Além disso, possuem potenciais negativos, ainda que muitos se tornem positivos e os complexos que geralmente se formam normalmente são coloridos ou apresentam paramagnetismo. ● Os Metais de Transição são muito empregados como catalisadores, tanto homogêneos como heterogêneos. 3.4 Principais propriedades periódicas As propriedades periódicas são tendências ou características que alguns elementos químicos seguem e que marca sua localização na tabela periódica. Os elementos químicos são organizados de acordo com suas propriedades periódicas e tais propriedades são alteradas de acordo com o número atômico. As principais propriedades periódicas são: Raio atômico, Energia de Ionização, Afinidade eletrônica, Eletronegatividade e Eletropositividade. RAIO ATÔMICO Raio atômico é a distância do núcleo de um átomo à sua eletrosfera na camada mais externa. Cresce de cima para baixo na família da tabela periódica, acompanhando o número de camadas dos átomos de cada elemento e da direita para a esquerda nos períodos da tabela periódica. ENERGIA OU POTENCIAL DE IONIZAÇÃO Energia ou potencial de Ionização é a energia necessária para remover um ou mais elétrons de um átomo isolado no estado gasoso. O tamanho do átomo interfere na sua energia de ionização. Se o átomo for grande, sua energia de ionização será menor. Possui comportamento igual ao da afinidade eletrônica e da eletronegatividade, portanto, o Flúor http://www.tabelaperiodicacompleta.com/familias-da-tabela-periodica http://www.tabelaperiodicacompleta.com/nao-metais http://www.tabelaperiodicacompleta.com/halogenios http://www.tabelaperiodicacompleta.com/halogenios http://www.tabelaperiodicacompleta.com/halogenios http://www.tabelaperiodicacompleta.com/halogenios http://www.tabelaperiodicacompleta.com/elementos-quimicos http://www.tabelaperiodicacompleta.com/ http://www.tabelaperiodicacompleta.com/ http://www.tabelaperiodicacompleta.com/familias-da-tabela-periodica http://www.tabelaperiodicacompleta.com/periodos-tabela-periodica 18 e o Cloro são os elementos que possuem os maiores potenciais de ionização da tabela periódica. AFINIDADE ELETRÔNICA Afinidade eletrônica é a energia liberada quando um átomo no estado gasoso (isolado) captura um elétron. Mede a energia liberada por um átomo em estado fundamental e no estado gasoso ao receber um elétron. Nos gases nobres a afinidade eletrônica não é significativa. ELETRONEGATIVIDADE A Eletronegatividade é a força de atração exercida sobre os elétrons de uma ligação. Na tabela periódica a eletronegatividade aumenta de baixo para cima e da esquerda para a direita. ELETROPOSITIVIDADE Eletropositividade é a tendência de perder elétrons, apresentada por um átomo. Quanto maior for seu valor, maior será o caráter metálico. Os átomos com menos de quatro elétrons de valência, metais em geral, possuem maior tendência em perder elétrons, por isso, possuem maior eletropositivade EXERCÍCIOS 1 - (PUC-SP) Resolva a questão com base na análise das afirmativas a seguir: Quantas afirmativas estão corretas? a-) nenhuma b-) 1 c-) 2 d-) 3 e-) 4 2 - (MACK-SP) Considere um elemento R, cujo subnível mais energético é o 4p3 . Qual o período e coluna da tabela periódica esse elemento está localizado? a-) 4a coluna, coluna 3A b-) 4a coluna, coluna 4A c-) 4a coluna, coluna 5A d-) 4a coluna, coluna 6A e-) 5a coluna, coluna 2A 3 - (EEM-SP adaptado) O átomo do elemento químico X, localizado na família dos calcogênios e no 4º período do sistema periódico, tem 45 nêutrons. Assinale o número de massa de X? a-) 34 b-) 45 c-) 79 d-) 81 e-)80 4 – (UESC) Considere o elemento 25X. De acordo com sua estrutura, ele pode ser classificado como : a-) metal alcalino b-)metal alcalino terroso c-) metal de transição interna d-) metal de transição externa e-) gás nobre 5 –(EEM – SP) Um certo átomo X é isóbaro do 20Ca 40 e isótono do 19K 41.Qual grupo esse elemento pertence? a-) 15 b-) 2 c-) 16 d-) 1 e-) 18 6 - (Unip-SP) Considere os elementos 18A, 15B, 13C, 12D e 11E. Qual o elemento que apresenta o maior potencial de ionização? a-) A b-) B c-) C d-) D e-) E 7 – (F.Objetivo-SP) Um elemento que tem raio atômico grande e pequena energia de ionização, provavelmente, é um: a-) metal b-)ametalc-) semi-metal d-) gás nobre d-) halogênio 8-) (VUNESP) Quanto menor o raio de um átomo: I- Em um mesmo período, os elementos apresentam o mesmo número de níveis; II- Os elementos da coluna 2A apresentam, na última camada, a configuração ns2;III- Quando o subnível mais energético é tipo s ou p, o elemento é de transição; IV- Em um mesmo grupo, os elementos apresentam o mesmo número de camadas. I- Maior sua dificuldade para perder elétrons, isto é, maior sua energia de ionização; II- Maior sua facilidade para receber elétrons, isto é, maior sua afinidade eletrônica; 19 Quais as afirmações são corretas? a-)I b-) II c-) III d-) I e II e-) I e III 9 - (CENTEC-BA) Considere as afirmações: Quais as afirmações são corretas? a-)I e II b-) II e III c-) Nenhuma d-) I e III e-) Todas III- Maior sua tendência de atrair elétrons, isto é, maior sua eletronegatividade. I- Nos metais alcalinos, o raio atômico aumenta com o umento do número atômico; II- A afinidade eletrônica do 35Br é maior do que o 56Ba e menor do que o 9F. III- Os elementos da coluna 2A possuem menor energia de ionização do que os da coluna 7A. 20 4. Ligações químicas Como sabemos, os átomos se ligam a outros para completarem suas camadas de valência, conforme a Teoria do Octeto, que diz que, na camada de valência, que é a última camada (nível energético) da eletrosfera será considerada completa e estável se possuir oito elétrons (para átomos com mais de uma camada) ou dois elétrons (para átomos de H e He). Assim, desde que sua camada não esteja completa, ele irá se ligar a outros átomos para tentar completá-la, buscando sempre a estabilidade eletrônica. Quando um átomo forte (com grande eletronegatividade) se liga a um átomo fraco (com baixa eletronegatividade), há transferência definitiva de elétron do mais fraco para o mais forte. Se tirarmos um elétron de um átomo, ele deixa de ser neutro, pelo desequilíbrio entre seu número de prótons e de elétrons. Quando um átomo perde elétron, ele fica com mais prótons do que elétrons, e sua carga passa a ser positiva. Se o átomo ganhar elétrons, também haverá um desequilíbrio de cargas e, como ele terá mais elétrons do que prótons, ele será eletricamente negativo. Um átomo que deixa de ser eletricamente neutro, se tornando positivo ou negativo, passa a ser chamado de íon. LIGAÇÃO IÔNICA Aproximando um átomo altamente eletronegativo de um de baixa eletronegatividade, ele captura elétrons tornando-se um íon negativo e tornando o outro um íon positivo. Como cargas elétricas opostas se atraem, eles ficarão ligados por atração eletromagnética e o tipo de ligação será chamada de ligação iônica. A ligação iônica ocorre normalmente entre um metal (baixa eletronegatividade) e um não metal (alta eletronegatividade). EX : Al2O3 (óxido de alumínio), PbI (iodeto de chumbo), NaCl (cloreto de sódio) LIGAÇÃO COVALENTE Se aproximarmos dois átomos de forte eletronegatividade, um não terá força para capturar o elétron do outro permanentemente. Ele captura o elétron, mas o outro consegue capturá-lo de volta e, além de retomá-lo, captura um elétron do outro. Esse jogo fica se repetindo fazendo com que o par de elétrons (um de cada átomo) fique orbitando pelos dois átomos. É importante perceber que nesse caso não há formação de íons. Esse tipo de ligação, onde não há transferência definitiva de elétrons, e sim compartilhamento do par eletrônico, é designada ligação covalente. A ligação covalente ocorre normalmente entre dois não metais (alta eletronegatividade). Ex. : H2O (água), O2 (gás oxigênio), CO2 (gás carbônico), CH4 (metano) LIGAÇÃO COVALENTE DATIVA Essa ligação é semelhante a molecular, com a diferença de que só um dos núcleos cede o par de elétrons compartilhados. Dessa maneira os núcleos estão estabilizados eletronicamente. Exemplo: O = S → O A fórmula química desse composto é SO2 (dióxido de enxofre) e a seta representa o átomo que está estável e que cede o par de eletros. LIGAÇÕES METÁLICAS Nas substâncias simples metálicas, ocorre um tipo de ligação chamada de metálica. Como os metais possuem a tendência de formar cátions pela cessão de elétrons, esses cátions formam um retículo cristalino envolto em uma nuvem eletrônica. Esse tipo de ligação faz com que esse tipo de substância seja sólido à temperatura e pressão ambientes, tenha boa condutividades elétrica e térmica. LIGAÇÕES POLARES E APOLARES http://educacao.uol.com.br/quimica/ult1707u15.jhtm http://educacao.uol.com.br/quimica/ult1707u42.jhtm 21 Polaridade refere-se à separação das cargas elétricas fazendo com que moléculas ou grupo funcionais formem dipolos elétricos. A polaridade molecular depende da diferença de eletronegatividade entre os átomos, assim como a geometria molecular. Somente ocorre em moléculas que realizam a ligação covalente. Exemplificando, a molécula de água (H2O) é polar pelo fato de que há um compartilhamento desigual dos elétrons entre o átomo oxigênio e os átomos de hidrogênio. Isso se deve porque os elétrons se concentram mais sobre átomo de oxigênio, uma vez que ele é muito mais eletronegativo do que os de hidrogênio. Outro exemplo é o metano (CH4) que é considerado apolar (antônimo de polar) porque o carbono compartilha os elétrons quase uniformemente com os hidrogênios, uma vez que a diferença de eletronegatividade é pouca. Polaridade influi em uma série de propriedades físicas e químicas como tensão superficial, solubilidade, ponto de fusão e ponto de ebulição. Molécula da água (acima) e metano (abaixo) LIGAÇÕES INTERMOLECULARES As substâncias que tem ligações covalentes podem ser, em temperatura ambiente, sólida, liquida ou gasosa. Isto mostra que as interações entre estas moléculas podem ser maiores ou menores. Existem três tipos de interações intermoleculares. Elas servem somente para as substâncias que possuem ligações covalentes. São elas: 1 – Pontes de Hidrogênio (Ligações de Hidrogênio) É realizada sempre entre o hidrogênio e um átomo mais eletronegativo, como flúor, oxigênio e nitrogênio. É a ligação mais forte de todas, devida à alta eletropositividade do hidrogênio e à alta eletronegatividade do flúor, oxigênio e nitrogênio. De um lado, um átomo muito positivo e do outro, um átomo muito negativo. Isto faz com que a atração entre estes átomos seja muito forte. Por isso, em geral são sólidos ou líquidos. 2 - Forças dipolo-dipolo (dipolo-permanente ou dipolar) Na verdade, é a causa da polaridade nas moléculas. Quando a molécula é polar, há de um lado um átomo mais eletropositivo e do outro, um átomo mais eletronegativo. Estabelece-se de modo que a extremidade negativa do dipolo de uma molécula se oriente na direção da extremidade positiva do dipolo de outra molécula. Assim, para a molécula do ácido clorídrico: Outros exemplos : água (H2O), ácido bromídrico (HBr). 3 – Forças de Van de Waals (Forças de London ou dipolo-induzido) É a interação mais fraca de todas e ocorre entre moléculas apolares. São cerca de dez vezes mais fracas que as ligações dipolo-dipolo.Neste caso, não há atração elétrica entre estas moléculas. A molécula mesmo sendo apolar, possui muitos elétrons, que se movimentam rapidamente. Pode acontecer, em um dado momento, de uma molécula estar com mais elétrons de um lado do quedo outro. Esta molécula estará, portanto, momentaneamente polarizada e por indução elétrica, ira provocar a polarização de uma molécula vizinha (dipolo induzido), resultando uma fraca atração entre ambas. Exemplos : Cl2 (gás cloro), CO2 (gás carbônico), C2H6 (etano) Resumo das ligações Tipo de substância Metálica Iônica Covalente polar Covalente apolar Partícula Átomos e cátions Íons Moléculas Moléculas Atração entre as partículas Por “elétrons livres” Atração eletrostática Pontes de hidrogênio ou dipolo-dipol o Van der Waals Estado físico Sólido (exceto Hg) Sólido Líquido Gasoso PF e PE Alto Alto Baixo Muito baixo Condutividade elétrica Alta (sólidos e líquidos), sem atração da substância Alta (fundidos ou em solução) Praticament e nula quando pura. Condutora quando em solução Nula http://pt.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9trica http://pt.wikipedia.org/wiki/Eletronegatividade http://pt.wikipedia.org/wiki/Geometria_molecular http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81gua http://pt.wikipedia.org/wiki/El%C3%A9tron http://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAnio http://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrog%C3%AAnio http://pt.wikipedia.org/wiki/Metano http://pt.wikipedia.org/wiki/Carbono http://pt.wikipedia.org/wiki/Tens%C3%A3o_superficial http://pt.wikipedia.org/wiki/Solubilidade http://pt.wikipedia.org/wiki/Ponto_de_fus%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/Ponto_de_fus%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/Ponto_de_ebuli%C3%A7%C3%A3o 22 EXERCÍCIOS 1 – (UNISANTOS – SP) Dada as substâncias abaixo : 1 – CH4 2 – SO2 3 – H2O 4 – Cl2 5 - HCl Qual apresenta o maior ponto de ebulição? a-) 1 b-) 2 c-) 3 d-) 4 e-) 5 2 – (Vunesp) A seguir temos quatro substâncias representadas: 1 – C2H6 2 – CH3-CH2-CH2-OH 3 – OH-CH2-CH2-H2C-OH 4 – C3H8 No estado liquido, os tipos de forças intermoleculares que existem em cada uma das substâncias são : a-)dipolo induzido, ligação de hidrogênio,dipolo-dipolo, dipolo induzido b-) dipolo induzido, ligação de hidrogênio, ligação de hidrogênio, dipolo induzido c-) dipolo induzido, ligação de hidrogênio, dipolo induzido, dipolo induzido d-) ligação de hidrogênio, dipolo-dipolo, dipolo induzido, ligação de hidrogênio e-) ligação de hidrogênio, dipolo-dipolo, dipolo-dipolo, ligação de hidrogênio 3 – (UNICAMP) Considere os processos representados pelas equações : I – H2O(l) H2O (g) II – H2O(g) H2(g) + O2(g) As ligações que são rompidas em cada processo são : a-) ligação covalente e pontes de hidrogênio b-) pontes de hidrogênio e ligação covalente dativa c-) pontes de hidrogênio e ligação covalente d-) ligação iônica e força de Van der Waals e-) Força de Van der Waals e pontes de hidrogênio 4 – (PUC-PR) O dióxido de carbono, presente na atmosfera e nos extintores, apresenta ligação entre seus átomos do tipo ________ e suas moléculas estão unidas por __________. Os espaços são corretamente preenchidos pela alternativa : a-) covalente apolar – força de Van der Waals b-) covalente apolar – dipolo-dipolo c-) covalente polar – pontes de hidrogênio d-) covalente polar - força de Van der Waals e-) covalente polar - dipolo-dipolo 5 - (PUC-Campinas) As pontes de hidrogênio aparecem: a) quando o hidrogênio está ligado a um elemento muito eletropositivo; b) quando o hidrogênio está ligado a um elemento muito eletronegativo; c) em todos os compostos hidrogenados; d) somente em compostos inorgânicos; e) somente nos ácidos de Arrhenius. 6 - (UEL) A melhor representação para a fórmula estrutural da molécula de dióxido de carbono é: 7 – (ABC) Entre as moléculas abaixo, a que forma pontes de hidrogênio entre suas moléculas é: a) CH4 b) CH3 - CH2 – OH c) CH3 - O - CH3 d) C2H6 e) N(CH3)3 Solubilidade em solventes comuns Insolúvel Solúvel em solvente polar Solúvel em solvente polar Solúvel em solvente apolar Dureza Dura, mas maleável e dúctil Dura, porém quebradiça - - 23 5. Funções químicas inorgânicas As substâncias inorgânicas se dividem em quatro grandes grupos que são conhecidos como as funções da química inorgânica. São elas: ácidos, bases, óxidos e sais. TEORIAS ÁCIDO-BASE ARRHENIUS (1884) Ácido é toda substância que, em meio aquoso, libera íons H+. Resumidamente Cl↔H ClH + + − SO ↔2H SOH2 4 + + 4 −2 Base é toda substância que, em meio aquoso, libera íons OH-. aOH↔Na OHN + + − a(OH) 2(OH)C 2 ↔ Ca ++ + − BRÖNSTED - LOWRY (1884) Ácido é a espécie química que doa prótons. Já Base é receptora de prótons. Imaginemos a ionização do ácido cianídrico (HCN), na presença da água. Nesse caso, considera-se o próton o íon H+. Na reação de ionização, o ácido cianídrico doa um íon H+ para a água, formando o íon hidrônio (H3O +) CN O↔H O CNH + H2 3 + + − Como a reação é reversível, o íon hidrônio doa um próton para o íon cianeto, formando novamente ácido cianídrico e água. LEWIS (1915) Um ácido é uma substância receptora de um par de eletros e uma base é uma substância doadora de um par eletrônico. DEFINIÇÕES DE ÓXIDO E SAL Óxido é toda substância formada por oxigênio e mais outro elemento. Formam compostos binários, ou seja, só possuem dois elementos na sua fórmula química. Identificam-se os óxidos como composto binário sendo o oxigênio o elemento mais eletronegativo e do lado direito da fórmula. Portanto, não existe um óxido com flúor. EX : H2O, CaO, CO2, H2O2 Sal é toda substância que em água produz um cátion diferente do H+ e um ânion diferente do OH-. Os sais são formados a partir da reação de um ácido com uma base, que é a reação de neutralização, formando também água. Exemplos: HCl + NaOH → NaCl + H2O CLASSIFICAÇÃO Ácido A) Presença de oxigênio - ácidos sem oxigênio – hidrácidos. Exemplos: HCl, HBr - ácidos com oxigênios – oxiácidosExemplos: H2SO4, HNO3 B) Número de H+ ionizáveis - monoácido – produz 1 H+ Exemplos: HCl, HNO3 - diácido – produz 2 H+ Exemplos: H2SO4,H2CO3 - triácido – produz 3 H+ Exemplos: H3PO4, H3BO3 - tetrácidos – produz 4H+ Exemplos: H4SiO4 Os poliácidos são ácidos com dois ou mais H+ ionizáveis. 24 C)Força ácida (força de ionização) - Hidrácidos: Fortes: HCl, HBr Moderado: HF Fraco: os demais hidrácidos - Oxiácidos:Sendo a fórmula genérica: HaEOb, onde: H = hidrogênio; E = elemento químico; O = oxigênio a = número de Hb = número de O Se b-a: 3 ou 2 = ácido forte; 1 = ácido moderado; 0 = ácido fraco Exemplos: HNO3 → 3-1=2 → ácido forte H3PO4 → 4-3=1 → ácido moderado H3BO3 → 3-3=0 → ácido fraco Bases A) Número de OH- dissociadas:- Monobase – possui uma OH-. Exemplo: NaOH, NH4OH - Dibase- possui dois OH-. Exemplos: Mg(OH)2, Fe(OH)2 - Tribase – possui três OH-. Exemplos: Al(OH)3, Fe(OH)3 - Tetrabase – possui quatro OH-. Exemplos: Pb(OH)4, Sn(OH)4 B) Força Básica/Grau de Dissociação: - Base Forte – tem grau de dissociação de quase 100%. São as bases dos metais alcalinos e alcalinos terrosos. Exemplos: NaOH, KOH, Ca(OH)2 ; Exceção: Mg(OH)2 que é uma base fraca. - Base Fraca – tem grau de dissociação inferior a 5%. São as demais bases, incluindo o Mg(OH)2 e NH4OH. C) Solubilidade em Água: - Solúveis: bases dos metais alcalinos e o NH4OH. Exemplos: KOH, NaOH, LiOH, NH4OH. - Pouco solúveis: basesdos metais alcalinos terrosos. Exemplos: Ba(OH)2, Ca(OH)2, Mg(OH)2. - Insolúveis: demais bases. Exemplos: Fe(OH)2, Al(OH)3, Sn(OH)2 NOMENCLATURA SEGUNDO IUPAC Tabela de ânions e cátions Ácidos ÁCIDO + NOME DO ÂNION – TERMINAÇÃO DO ÂNION + NOVA TERMINAÇÃO EX. HCl : ânion Cl- ; terminação : cloreto; nome : ÁCIDO CLORÍDRICO H2SO4 : ânion SO4 -2; terminação sulfato; nome : ÁCIDO SULFÚRICO Bases HIDRÓXIDO DE + NOME DO CÁTION EX. NaOH : Hidróxido de sódio Al(OH)3 : Hidróxido de alumínio OBS : quando o cátion tem mais de um número de oxidação (NOx), deve-se incluir o NOx do cátion no fim do nome, em números romanos. Ex : Fe(OH)2 : hidróxido de ferro II Fe(OH)3 : hidróxido de ferro III Óxidos TERMINAÇÃO DO ÂNION NOVA TERMINAÇÃO ETO ÍDRICO ATO ICO ITO OSO 25 O processo é similar ao das bases. ÓXIDO DE + NOME DO CÁTION Ex : Li2O : óxido de lítio BeO : óxido de berílio AuO : óxido de ouro II Au2O3 : óxido de ouro III Sais NOME DO ÂNION +DE + NOME DO CÁTION + NOx(*) (*) para cátions com mais de um NOx EX : NH4NO3 : nitrato de amônio BaCl2 : cloreto de bário EXERCÍCIOS 1 - (UERJ) O vinagre é uma solução aquosa diluída que contém o ácido acético ionizado. As fórmulas molecular e estrutural deste ácido estão abaixo representadas: fórmula molecular: H4C2O2 O segundo membro da equação química que representa corretamente a ionização do ácido acético aparece na seguinte alternativa: a) H+ + H3C2O2 - b) 2H+ + H2C2O2 2- c) 3H+ + HC2O2 3- d) 4H+ + C2O2 4- 2- (UFRRJ) As fórmulas dos ácidos perclórico, nítrico, sulfúrico e fosfórico são, respectivamente, a) HClO3, HNO3, H2SO3 e H3PO3. b) HClO4, HNO3, H2SO3 e H3PO4. c) HClO4, HNO3, H2SO4 e H3PO4. d) HClO, HNO3, H2SO4 e H3PO4. e) HClO3, HNO2, H2SO4 e H3PO3. 3 – (UNICAMP) Dê as fórmulas das substâncias: a) hidróxido de lítio e) ácido hipofosforoso b) hidróxido de magnésio f) ácido fosforoso c) hidróxido de níquel III g) ácido metabórico d) hidróxido de prata h) ácido sulfuroso 4 - Escrever as fórmulas empíricas dos compostos abaixo: a-) Cloreto de mercúrio (II) b-) Sulfato de ferro (III) c-) Hidróxido de alumínio d-) Cianeto de hidrogênio 6. Reações químicas inorgânicas TIPOS DE REAÇÕES SÍNTESE (ADIÇÃO OU COMPOSIÇÃO) →ABA + B Ex : O → H OH2 + 2 1 2 2 ANÁLISE (SUBTRAÇÃO OU DECOMPOSIÇÃO) B→AA + B Ex : aCO → CaO OC 3 + C 2 DESLOCAMENTO (SIMPLES TROCA) B →ACA + C + B Ex : HCl F → 2HF2 + 2 + Cl2 DUPLA TROCA B D→CB DA + C + A EX.: NaOH+ H SO → Na SO O2 2 4 2 4 + H2 BALANCEAMENTO DE EQUAÇÕES QUÍMICAS Método das tentativas Para fazer o acerto dos coeficientes das reações químicas, utilizamos o método das tentativas, que consiste apenas em contar o número de átomos dos reagentes e dos produtos. Para facilitar, podemos começar acertando os metais. Em seguida os não-metais, depois oxigênio e por último o hidrogênio. Nesta ordem: 1º) Metais 2º) Não-Metais 3º) Oxigênio 4º) Hidrogênio Ex. ao vivo : aO+ H PO → Ca (PO ) OC 3 4 3 4 2 + H2 Método redox 26 Baseia-se nas variações dos números de oxidação dos átomos envolvidos de modo a igualar o número de elétrons cedidos com o número de elétrons ganhos. Se no final do balanceamento redox faltar compostos a serem balanceados, deve-se voltar para o método das tentativas e completar com os coeficientes restantes. Exemplo: H2S + O2→ SO2 + H2O Passo 1: Identificar os átomos que sofrem oxirredução e calcular as variações dos respectivos números de oxidação. Sabendo-se que o Nox do oxigênio varia de 0 para -2. O Nox do Enxofre varia de -2 para +4. O NOx do hidrogênio é +1 em todos os compostos. ΔS = (-2) – (+4) = -6 ΔO = 0 – (-2) = +2 Passo 2: Usamos o valor numérico da variação de elétrons do enxofre como coeficiente do composto O2 e o valor numérico da variação de elétrons do oxigênio como coeficiente do composto H2S. valores inteiros possíveis, tem-se: 2 H2S + 6 O2→ SO2 + H2O Passo 3 : Continua o balanceamento através do método das tentativas. 2 H2S + 6 O2→ 2 SO2 + 2H2O Como todos os coeficientes são pares, dividimos todos eles por 2. H2S + 3 O2→ SO2 + H2O PRINCIPAIS UNIDADES DE MASSA E VOLUME Massa Miligrama : mg Grama :g Kilograma : kg Tonelada : t Relação : Volume Litro : L Mililitro: mL Centímetro cúbico : cm3; 1 cm3= 1 mL Metro cúbico : m3 Relação : MOL E CONSTANTE DE AVOGRADO O mol é o nome da unidade de base do Sistema Internacional de Unidades (SI) para a grandeza quantidade de matéria. O seu uso é comum para simplificar representações de proporções químicas e no cálculo de concentração de substâncias. A constante de Avogadro é uma constante física fundamental, que representa a quantidade de átomos, moléculas ou íons em 1 mol de átomos, moléculas ou íons. 1 mol tem 6,02 . 1023 átomos, moléculas ou íons ESTEQUIOMETRIA QUÍMICA Obs: Para reações entre gases que não ocorram nas CNTP, também é possível trabalhar com volume (L). Utilizaremos a Lei Volumétrica (Lei de Gay-Lussac): “Numa reação entre gases podemos ler as proporções em mols como se fossem os volumes (L)”. Nesse exemplo a proporção em mols é de: EXERCÍCIOS 1-) (UCS – RS) A equação refere-se à transformação de ozônio em oxigênio comum, representada pela equação: 2 O3→ 3 O2 Os números 2 e 3 que aparecem no lado esquerdo da equação representam, respectivamente: a) Coeficiente estequiométrico e número de átomos da molécula. b) Coeficiente estequiométrico e número de moléculas. c) Número de moléculas e coeficiente estequiométrico. d) Número de átomos da molécula e coeficiente estequiométrico. e) Número de átomos da molécula e número de moléculas. 2-) (FEI) A sequência que representa, respectivamente, reações de síntese, análise, simples troca e dupla troca são: I. Zn + Pb(NO3)2 → Zn(NO3)2 + Pb II. FeS + 2 HCl _ FeCl2 + H2S III. 2 NaNO3 → 2 NaNO2 + O2 IV. N2 + 3 H2 → 2 NH3 1 g 1000 g 1000000 mg 1 t 1000 kg 1000000 g 1 L 1000 mL (1000 cm3) 1 m3 1000 L 1000000 mL http://www.infoescola.com/quimica/numero-de-oxidacao-nox/ http://www.infoescola.com/quimica/balanceamento-de-equacoes-quimicas/ http://www.infoescola.com/quimica/oxirreducao/ http://pt.wikipedia.org/wiki/Unidades_b%C3%A1sicas_do_SI http://pt.wikipedia.org/wiki/Unidades_b%C3%A1sicas_do_SI http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades http://pt.wikipedia.org/wiki/Molaridade http://pt.wikipedia.org/wiki/Subst%C3%A2ncia 27 a) I, II, III e IV. b) III, IV, I e II. c) IV, III, I e II. d) I, III, II e IV. e) II, I, IV e III. 3-) (PUC-RJ) O óxido de alumínio (Al2O3) é utilizado como antiácido. A reação que ocorre no estômago é X Al2O3 + Y HCl → Z AlCl3 + W H2O Os coeficientes X, Y, Z e W são, respectivamente: a) 1, 2, 3, 6. b) 1, 6, 2, 3. c) 2, 3, 1, 6. d) 2, 4, 4, 3.e) 4, 2, 1, 6. 4-) (UEL) Na reação gasosa não balanceada N2 + H2 NH3, qual a massa, em g, de NH3 obtida, quando se reagem totalmente 18g de H2? a-) 54 b-)73 c-)81 d-)95 e-)102 5-) No exercício anterior, quantos litros de amônia são produzidos? a-) 56,6 b-) 22,4 c-) 44,8 d-)92,6e-) 28,4 6-) (UFRGS) Quantas moléculas da base reagem na equação não balanceada abaixo : Al(OH)3 + H2SO4→ Al2(SO4)3 + H2O a-) 12,0.1023 b-) 6,0.1023 c-) 18,0.1023 d-) 11.1022 e-) 12,0.1020 28 7. Estudo das soluções CLASSIFICAÇÃO DAS DISPERSÕES Toda mistura é chamada de dispersão. No entanto, nem todas as misturas apresentam aspectos iguais. Uma maneira de classificá-las é por meio do tamanho das partículas dispersas, ou seja, do soluto. ESTUDO DAS SOLUÇÕES As soluções são definidas como misturas homogêneas entre um soluto (disperso, em menor quantidade) e um solvente (dispersante, em maior quantidade). Solvente : é aquele que está em maior quantidade na solução. É o estado físico do solvente que determina o estado físico da solução. Soluto : é aquele que está em menor quantidade na solução. COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE O coeficiente de solubilidade apresenta a quantidade de soluto suficiente para saturar, ou seja, dissolver totalmente, o solvente, numa determinada temperatura. Em relação à solução, deve-se ter em mente que quanto maior a quantidade de soluto, mais concentrada será a solução. Além disso, cada substância é saturada numa determinada quantidade de solvente. CLASSIFICAÇÃO DAS SOLUÇÕES - Soluções saturadas contêm uma quantidade de soluto dissolvido igual à sua solubilidade naquela temperatura, isto é, excesso de soluto, em relação ao valor do coeficiente de solubilidade (Cs), não se dissolve, e constituirá o corpo de fundo. - Soluções insaturadas contêm uma quantidade de soluto dissolvido menor que a sua solubilidade naquela temperatura. - Soluções supersaturadas (instáveis) contêm uma quantidade de soluto dissolvido maior que a sua solubilidade naquela temperatura. UNIDADES DE CONCENTRAÇÃO Podemos estabelecer diferentes relações entre a quantidade de soluto, de solvente e de solução. Tais relações são denominadas genericamente concentrações. Usaremos o índice 1 para indicar soluto e o índice 2 para indicar solvente. As informações da solução não têm índice. - Concentração comum (C) : é a unidade mais simples entre todas. Relaciona a massa de soluto (m1) com o volume de solução(V). C = V m1 - Concentração molar ou Molaridade (M) : Cientificamente, é mais usual esta concentração, que relaciona a quantidade de soluto (mol) com o volume da solução, geralmente em litros. Sua unidade é mol/L: , como , então :M = V n1 n1 = m1 MM 1 M = m1MM . V1 Onde : n1 = numero de moles do soluto, em mol m1 = massa de solutos, em g MM1 = massa molar do composto, em g/mol - Título ou Fração (T) : relacionar a massa de soluto com a massa da solução ou o volume do soluto com o volume da solução. ou T = m m1 T = V V 1 - Parte por milhão (ppm): relaciona uma unidade de massa do soluto com uma unidade de massa da solução que é 1 milhão de vezes superior. pmp = m m1 Onde essa unidade pode ser : µg de soluto / g de solução (µg/g) mg de soluto / kg de solução (mg/kg) g de soluto / t de solução (g/t) http://www.infoescola.com/compostos-quimicos/solventes/ http://www.infoescola.com/quimica/solucoes/ 29 REGRA GERAL DE DILUIÇÃO C1 . V1 = C2 . V2 M1.V1 = M2 . V2 T1 . V1 = T2 . V2 ppm1 . V1 = ppm2 . V2 Onde : (concentração)1 = concentração da solução original mais concentrada (concentração)2 = concentração da solução que será preparada (volume)1 = alíquota (parte volumétrica) que será tirada da solução original. (volume)2 =volume da solução final EXERCÍCIOS 1- (UFF-RJ) São dadas as soluções: - argônio dissolvido em nitrogênio; - dióxido de carbono dissolvido em água; - etanol dissolvido em acetona; - mercúrio dissolvido em ouro. Estas soluções, à temperatura ambiente, são classificadas de acordo com seu estado físico em, respectivamente: a) líquida, líquida, gasosa, líquida b) gasosa, gasosa, líquida, sólida c) líquida, gasosa, líquida, líquida d) gasosa, líquida, líquida, sólida e) líquida, gasosa, líquida, sólida 2 - (PUCCAMP-SP) Uma solução aquosa salina foi cuidadosamente aquecida de forma que evaporasse parte do solvente. A solução obtida, comparada com a inicial, apresenta-se mais: a) diluída com maior volume. b) diluída com menor volume. c) diluída com igual volume. d) concentrada com maior volume. e) concentrada com menor volume. 3 – (FAAP –SP) Dentre os seguintes materiais: I. maionese; II. iogurte; III. azeite de oliva; IV. refrigerante. Podem ser classificados como dispersões coloidais: a) I e II b) I e III c) II e III d) II e IV e) III e IV 4 - (Cesgranrio-RJ) O colágeno é a proteína mais abundante no corpo humano, fazendo parte da composição de órgãos e tecidos de sustentação. Apesar de não ser comestível, seu aquecimento em água produz uma mistura de outras proteínas comestíveis, denominadas gelatinas. Essas proteínas possuem diâmetros médios entre 1,0 nm e 1.000 nm e, quando em solução aquosa, formam sistemas caracterizados como: a) soluções verdadeiras. b) dispersantes. c) coagulantes. d) homogêneos. e) coloides 5- (Unaerp-SP) O propileno glicol, C3H8O2 é um líquido utilizado como umectante de doces, produtos de cacau e carne. Para se preparar 100ml de solução 3 Molar de propileno glicol, a massa a ser pesada deverá ser de: DADOS: C = 12 ; O = 16 ; H = 1 a) 228 g. b) 10,8 g. c) 108 g. d) 22,8 g. e) 2,28 g. 6 - Considere o NaOH sólido e puro. Calcule: a) a massa de NaOH que deverá ser pesada para se preparar 500,0mL de solução 0,1mol/L. b) a percentagem em massa de NaOH na solução preparada no item a. Obs: Considere a densidade da solução igual à da água (d=1,0g/cm3). Dado: Massa molar do NaOH = 40 g/mol 6 -(Puccamp-SP) No preparo de solução alvejante de tinturaria, 521,5g de hipoclorito de sódio são dissolvidos em água suficiente para 10,0 litros de solução. A concentração, em mol/L, da solução obtida é: (Dado: Massa molar do NaClO = 74,5g/mol) a) 7,0 b) 3,5 c) 0,70 d) 0,35 e) 0,22 8. Termoquímica A termoquímica, também chamada de termodinâmica química, é o ramo da química que estuda o calor (energia) envolvido, seja absorvido, seja produzido, nas reações químicas e quaisquer transformações físicas, tais como a fusão e a ebulição, baseando-se em princípios da termodinâmica. PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA “A energia total após a reação é igual a energia total antes da reação.” “A energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada.” “Em um sistema isolado, a quantidade total de energia é constante”. TIPO DE REAÇÃO Reação Endotérmica É aquela que absorve calor do meio externo. É necessário fornecer calor para que reação ocorra. Ex: fotossíntese (6CO2 + 6H2O + calor -> C6H12O6 + 6O2). Reação Exotérmica É aquela que libera calor para o ambiente. Ex: Queima do gás de cozinha (C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O + calor). 30 ENTALPIA (ΔH) Também chamada de Calor. É o total de energia liberada ou absorvida em uma transformação de um dado sistema, a pressão constante. Unidade mais comum: Kcal ou KJ (1Kcal ~ 4,18KJ) A variação da energia de um sistema (ΔH) pode ser calculado pela diferença entre as energias dos produtos e reagentes. ΔH = Hprod – Hreag *Reação endotérmica: Hprod > Hreag , ΔH > 0 *Reação exotérmica: Hprod < Hreag , ΔH < 0 Fatores que afetam a entalpia de uma reação 1 – Quantidade em mol de produtos e reagentes. 2 – Estado
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