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QUÍMICA →Teorias Atômicas Dalton: Átomos são indivisíveis e átomos de mesmo elemento possuem a mesma massa. Thomson: Ameixas num pudim. Descobriu os elétrons. Rutherford: junto com 2 cientistas fizeram experimento Modelo nuclear ou planetário • Núcleo = região de grande massa positivamente carregado, onde as particular refletem. • Eletrosfera = região de massa desprezível, incapaz de refletir partículas; • Núcleo é muito menor que eletrosfera. Núcleo e eletrosfera se mantêm unidos por força elétrica. Átomo (NEUTRO) e Íon Átomos são espécies neutras, ou seja, o número de prótons (+) é igual ao nº de elétrons (-). nº p = nº e Ganhar ou perder elétrons não muda o A. Isótopos: = Z; ≠A Isóbaros: ≠Z; =A; ≠nº N Isótonos: ≠Z; ≠A; = nº N →Distribuição Eletrônica Camadas ou níveis de energia: Subníveis ou Subcamadas: identificados pelas letras minúsculas: s, p, d, f, g, h, i, .... Diagrama de Pauling: para átomos fundamentais (não excitados). Camada de valência: camada mais externa. (Subníveis) (Níveis ou Camadas) Quando um átomo recebe energia, seus elétrons absorvem energia, saltando para níveis mais externos, mais energéticos; o átomo fica momentaneamente com mais energia que em seu estado fundamental. A volta desse elétron ao nível de origem ocorre com liberação de energia na forma de ondas eletromagnéticas. 11 Na 1s2 2s2 2p6 3s1 - estado fundamental. 11 Na 1s2 2s2 2p6 6s1 - estado excitado →ORBITAIS E SPIN Em 1926, Heisenberg propôs o "princípio da incerteza" que, mostra ser impossível determinar a trajetória do elétron em torno do núcleo. Para contornar o problema, Schrödinger e, depois, Born desenvolveram o conceito de orbital como uma região do espaço onde é muito provável (mas não absolutamente certo) encontrar o elétron. O Princípio de Pauli: "dois elétrons só ocupam o mesmo orbital se possuírem spins opostos". REGRA DE HUND: A distribuição dos elétrons nos orbitais de um mesmo subnível deve ser feita de modo que se tenha o maior número possível de elétrons desemparelhados. →Ligações Químicas Teoria do Octeto Basearam-se nas configurações eletrônicas dos gases nobres. Os gases nobres são muito pouco reativos, pois se encontram naturalmente estáveis. Isto porque os gases nobres apresentam: • Alta E de ionização • Baixa eletropositividade O que lhes confere baixa tendência de perder elétrons. • Nenhuma eletronegatividade • Nenhuma afinidade eletrônica O que garante ser nula a “vontade” de ganhar elétrons. Um átomo, para alcançar a estabilidade, adquire a configuração eletrônica igual à de um gás nobre, ou seja, com 8 elétrons na camada de valência, ou igual à do He, com distribuição igual a 1s2 (2 elétrons na camada K). Os átomos ligam-se para obterem 8 elétrons na camada de valência (ou completarem a última camada). Valência - é o número de ligações químicas feitas para alcançar a estabilidade. Classificamos as ligações em três tipos: • ligação iônica • ligação covalente • ligação metálica Observação: A Teoria do Octeto explica a formação de várias substâncias, mas apenas quando envolvem os elementos representativos (famílias A da Tabela Periódica). Os elementos de transição (famílias B), na maioria dos casos, não obedecem à Teoria do Octeto. Ligação Iônica ocorre entre átomos que apresentam: baixa energia de ionização + alta eletropositividade [que apresentam grande tendência em perder elétrons (metais = doa-os e ao não metal)] X átomos de alta eletronegatividade + alta afinidade eletrônica [que apresentam grande tendência de receber elétrons (não metais e hidrogênio)] Metal + Não Metal Ou Metal + Hidrogênio Quando em solução aquosa (dissolvidos em água) ou fundidos (no estado líquido), os compostos iônicos apresentam íons livres e, por isso, conduzem corrente elétrica. Ligação Covalente Normal É a ligação que ocorre quando se unem: Como todos os átomos dos elementos citados têm tendência a receber elétrons, o resultado que satisfaz a todos é o compartilhamento de elétrons, que ocorre sempre aos pares. Como não há ganho nem perda de elétrons, os compostos formados são eletricamente neutros, e chamados de moléculas. Ligação Covalente Dativa ou Coordenada Nela, os átomos que já possuem o octeto completo podem ligar-se “cedendo” dois elétrons não compartilhados. Na ligação covalente normal o compartilhamento acontece com um elétron de cada átomo; na dativa o compartilhamento acontece com dois elétrons de um dos átomos. Ligação Metálica (não explicada pela T do Octeto) É a ligação química entre os átomos de metais, que perdem elétrons dessa grande facilidade em perder elétrons da camada de valência, formando cátions. Forma-se uma quantidade muito grande de cátions envolvidos por uma quantidade enorme de elétrons livres. A ligação metálica ocorre pela atração elétrica entre os cátions (íons positivos) e os elétrons livres. Esta atração é muito intensa, o que garante o estado sólido dos metais nas condições ambiente, exceto no caso do mercúrio, o único metal líquido. O aglomerado organizado de cátions que se forma na ligação metálica é chamado de retículo cristalino metálico. →Tabela Periódica Metais: Possuem brilho característico, boa condutibilidade térmica e elétrica e facilidade para formar cátions. Não metais ou ametais: Sem brilho metálico, maus condutores térmicos e elétricos e facilidade para formar ânions. Semimetais (Metaloides): Apresentam propriedades intermediárias às dos metais e não metais. São sólidos nas condições ambientes e conduzem razoavelmente o calor e eletricidade. Gases Nobres: Possuem grande dificuldade em realizar ligações químicas. São elementos que apresentam 8 elétrons na camada de valência com exceção do He. Hidrogênio: Tem características distintas das classes anteriores. PERÍODO: É a linha horizontal presente na tabela periódica. Todos os elementos de um mesmo período apresentam o mesmo número de camadas. FAMÍLIA OU GRUPOS: São as colunas verticais presentes na tabela, elementos que fazem parte da mesma família apresentam propriedades semelhantes, com algumas poucas exceções. O número de elétrons na camada de valência determina o número da família (A), 1 elétron na camada de valência, família 1ª. ENERGIA OU POTENCIAL DE IONIZAÇÃO É a energia absorvida, necessária, para afastar completamente 1 elétron de um átomo no estado gasoso, (é a energia para formar cátions). Portanto as maiores energias de ionização são para os átomos de menor tamanho (raio atômico). • Os metais para alcançarem a estabilidade perdem elétrons, ou seja, menor energia de ionização. • Os não metais para ficarem estáveis ganham elétrons, portanto para arrancar elétrons destes átomos é mais difícil, ou seja, energia de ionização mais alta. • Os gases nobres como estão naturalmente estáveis é muito difícil arrancar elétrons, ou seja, apresentam as mais altas energias de ionização. AFINIDADE ELETRÔNICA É a energia liberada quando um elétron é adicionado a um átomo gasoso no estado fundamental (é a energia para formar ânion). Um átomo para receber o elétron, tem que atrai-lo, esta força de atração (eletronegatividade) é exercida pelos prótons (núcleo) portanto: ↓ raio atômico = ↑ força de atração = ↑ afinidade eletrônica (energia liberada) Já os gases nobres (naturalmente estáveis) apresentam afinidade eletrônica zero, por isso são excluídos, observe o esquema abaixo ELETRONEGATIVIDADE É a força relativa para a atração de elétrons. ↑ eletronegativos = ↑ afinidades eletrônicas ELETROPOSITIVIDADE (Caráter Metálico) Mede a capacidade de um átomo perder elétrons (formar cátions). ↑eletropositividades = metais de ↓ energia de ionização = ↑ raio atômico DENSIDADE →Fórmulas Quantitativas Fórmula molecular Fórmula mínima H2O H2O C6H6CH C2H2 CH C7H14 CH2 Fórmula Molecular: Fornece o número de átomos na molécula. Fórmula Mínima, Empírica ou Estequiométrica: Fornece a proporção dos átomos na molécula. Fórmula Percentual: Mostra a proporção em massa dos elementos que compõe a substância. →Montando Fórmulas Revisando conceitos: • Os átomos se ligam para alcançar a estabilidade. • Os átomos que perdem elétrons formam cátions (espécies que apresentam cargas positivas). • Os átomos que ganham elétrons formam ânions (espécies que apresentam cargas negativas). →Mol 1 mol = 6,02 . 1023 átomos (número de Avogadro) MASSA ATÔMICA MASSA MOLAR Nº DE ÁTOMOS 1,008u 1,008 g/mol 6 . 1023 1 mol de átomos ------- 6.1023 átomos ------ 56 g x átomos ------------ 2,3 g →Cálculo Estequiométrico →LEIS PONDERAIS LEI DE LAVOISIER - CONSERVAÇÃO DAS MASSAS • a massa que reage é igual a massa produzida. Nº de átomos dos reagentes = Nº de átomos dos produtos. LEI DE PROUST Há uma proporção constante entre as massas de reagentes e produtos numa reação. Cálcio + Oxigênio Óxido de cálcio Experimento 1 10 g 4g 14g x2 x2 x2 Experimento 2 20 g 8 g 28 g x2 x2 x2 Experimento 3 40 g 16 g 56 g →Soluções Químicas Soluções = misturas homogêneas Numa solução, o solvente e o soluto sempre formam um sistema monofásico. mst = massa do soluto em gramas V = volume da solução em litros Título: número puro (adimensional) Porcentagem em massa (p) ou t % = 100 . t indicará a massa de soluto existente em 100 unidades de massa da solução. como msç > mst P < 100% Molaridade (m) expresso em mol/L ou molar (M). Diluição das soluções →Solubilidade é a quantidade máxima, em massa, dessa substância que se dissolve em 100g do solvente (normalmente água) a uma temperatura e pressão especificadas. Coeficiente de Solubilidade (C.S) expresso em g da substância/100 g H2O Curva de solubilidade • Solução saturada: quando dissolvemos exatamente a quantidade máxima de soluto. • Solução insaturada: quando dissolvemos uma quantidade inferior à quantidade máxima. • Solução supersaturada: quando está dissolvido uma quantidade superior à quantidade máxima. Mas essa solução é muito instável. Solubilidade de gases em um líquido: ↑solubilidade = ↑ pressão = ↓temperatura →Ácidos de Arrhenius * Ionização → Formação de íons quando dissolvemos essas substâncias em água os íons são formados, por isso a solução aquosa de ácido conduz corrente elétrica (eletrólito). O que caracteriza o ácido é sua propriedade de ceder H+. Portanto numa solução ácida não temos H+ e sim H3O+, mas como nos livros é comum a representação dessas soluções apenas por H+, dizemos: O H+ é uma maneira cômoda de representar o H3O+. O cátion H+ (H3O+) é responsável pelo sabor azedo das soluções ácidas. Não se deve provar os ácidos para identificá-los, pois vários deles são extremamente reativos. Hidrácidos (ÁCIDOS NÃO OXIGENADOS) Ácido Nome do elemento + ÍDRICO Oxácidos ácidos oxigenados Padrão: Ácido Elemento central + ICO Ácido padrão com um átomo de oxigênio a menos Elemento central + oso Ácido padrão com dois átomos de oxigênio a menos Hipo + elemento central + oso Ácido padrão com um átomo de oxigênio a mais Per + elemento central + ico Ácidos "meta" Este prefixo indica que foi retirado uma molécula de água de uma molécula do ácido. Existem vários indicadores: • O papel de tornassol azul torna-se vermelho quando entra em contato com soluções ácidas. • O alaranjado de metila (metil orange) torna-se róseo quando entra em contato com soluções ácidas. HCl ácido clorídrico. H2SO4 ácido sulfúrico (ou sulfato de hidrogênio). H2CO3 ácido carbônico ou carbonato de hidrogênio H3PO4 ácido fosfórico ou fosfato de hidrogênio H2S ácido sulfídrico ou sulfeto de hidrogênio H3CCOOH ácido acético →Bases de Arrhenius São compostos iônicos que em solução aquosa liberam OH- (Hidróxido ou Hidroxila) Propriedades: • sabor adstringente (amarra na boca); • deixa a pele lisa e escorregadia. B(OH)x B x+ + XOH- NaOH - hidróxido de sódio. Ca(OH)2 - hidróxido de cálcio. Al(OH)3 - hidróxido de alumínio. NH4OH - hidróxido de amônio. Mg(OH)2 − hidróxido de magnésio NH4OH − hidróxido de amônio Para cátions com + de 1 valência, usa-se as terminações: ______oso : para o de menor valência. ______ico : para o de maior valência. - hidróxido de ferro II ou hidróxido ferroso Indicador: A fenolftaleína é uma solução que, ao entrar em contato com soluções básicas, torna-se vermelha e em contato com ácidos, é incolor. →pH O produto iônico da água (Kw) demonstra a condição de equilíbrio da autoionização da água. KW = [H +] . [OH-] O produto da molaridade de H+ e OH- a 25oC e P= 1 atm é sempre 1,0 x 10-14. Como todas outras constantes de equilíbrio, KW varia com a temperatura. Portanto: KW = [H+] . [OH-] = 1,0 x 10-14 a 25oC e P= 1 atm. TIPO DE SOLUÇÃO [ H+ ] [OH-] pH pOH NEUTRA 10-7 10-7 7 7 ÁCIDA >10-7 <10-7 < 7 > 7 BÁSICA <10-7 >10-7 > 7 < 7 Portanto: pH = -log [H+] e pOH = -log [OH-] [H+] . [OH-] = 10-14 pH + pOH = 14 Exemplos: calculando pH 1) Se a concentração de NaOH em uma solução é 2,5 x 10-4 M qual é a concentração de H+? Resolução: Como 1,0 x 10-14 = [H+][OH-], resolvemos a equação para [H+]: (1,0 x 10-14)/[OH-] = [H+] (1,0 x 10-14)/(2,5 x 10-4) = [H+] = 4.0 x 10-11 M 2) Qual é o pH de uma solução de 0,002 M de HCl? Resolução: A equação do pH é pH = -log [H+] [H+]= 2,0 x 10-3 M pH = -log [2,0 x 10-3] = 2,70 3) Qual é o pH de uma solução de 0,00005M de NaOH? Resolução: A equação do pOH é -log [OH-] pOH = -log [OH-] [OH-]= 5,0 x 10-5 M pOH = -log [5,0 x 10-5] = 4,30 pKw = pH + pOH pH = pKw – pOH Então pH = 14 - 4.30 = 9.70 →Sais Sal é o produto da reação entre um ácido e uma base. Esta é denominada reação de salificação ou neutralização: ÁCIDO + BASE SAL + ÁGUA ÁCIDO ÂNION ídrico eto ico ato oso ito NaCl cloreto de sódio NaHCO3 bicarbonato de sódio Na NO3 nitrato de sódio CaSO4 sulfato de cálcio Ca CO3 carbonato de cálcio →Óxidos iônicos e covalentes a) Óxidos iônicos: São formados pelo ânion óxido (O2-) e um cátion de metal. b) Óxidos covalentes: São formados por um não metal e o oxigênio. Nomenclatura: óxido + nome do cátion Na2O : óxido de sódio CaO : óxido de cálcio Al2O3 : óxido de alumínio Fe2O3 : óxido de ferro III ( ou férrico) →Termoquímica Entalpia (H) vamos chamar de entalpia a energia na forma de calor de cada substância. = Hprodutos - Hreagentes Reações exotérmicas Representa uma perda de energia pelo sistema: < 0 (Hreag. > Hprod.) Reações endotérmicas Representa um ganho de energia pelo sistema: > 0 reações que absorvem calor do meio produzindo substâncias mais energéticas FATORES QUE INFLUEM NA VARIAÇÃO DA ENTALPIA Estado Físico: H(g) > H(l) > H(s) Forma alotrópica: um mesmo elemento químico pode originar duas ou mais substâncias simples diferentes. É preciso fornecer energia para transformar a forma alotrópica mais estável na menos estável. Associação ou dissociação de átomos Para romper ligações entre os átomos é necessário fornecer energia. Quantidade de reagentes e de produtos A quantidade de calor é diretamente proporcional à quantidade de substância. →Cinética Química reação química = colisões entre as substâncias reagentes + ângulo perfeito (de forma geometricamente favorável) Fatores que alteram a velocidade das reações 1 – TEMPERATURA 2 – CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES Uma maior concentração de reagentes significa uma quantidade maior de reagentes por unidade de volume. 3 – SUPERFÍCIE DE CONTATO DOS REAGENTES Ao aumentar a superfície de contato,aumenta-se o número de colisões; portanto, aumenta-se a velocidade das reações. 4 – CATALISADOR Os reagentes absorvem o calor fornecido até alcançarem o estado intermediário entre os reagentes e produtos (complexo ativado). Neste ponto se quebram definitivamente as ligações dos reagentes e se formam as ligações do produto. Ao formar ligações, o sistema libera calor para o meio. Lembre-se: como o H é negativo ( H < 0), a reação é exotérmica. Energia de ativação (Eat) = energia necessária para que seja alcançado o complexo ativado, isto é, para que a reação aconteça. O catalisador é uma substância que participa da reação, mas não participa da formação dos produtos, sendo completamente regenerado no final. O catalisador sempre aumenta a velocidade da reação, pois diminui a energia de ativação. →Equilíbrio Químico Dinâmico Equilíbrio químico → mantidas a TºC e a P, após algum tempo, as velocidades das reações diretas e das reações inversas se igualam. grau de equilíbrio [ ] = concentração molar do componente , mols até atingir o equilíbrio, com a quantidade de mols inicial deste reagente. • = 1: todo reagente foi consumido, ou seja, o rendimento da reação é grande. • = 0: nenhum reagente foi transformado em produto, ou seja, o rendimento da reação é pequeno. Podem ser escritas da seguinte forma as velocidades das reações direta e inversa: v1= k1[A] x[B]y e v2= k2[C] z[D]t No equilíbrio, as velocidades se igualam: v1= v2 k1[A] x[B]y = k2[C] z[D]t constante de equilíbrio (Keq ou Kc) No equilíbrio, as concentrações de produtos e reagentes serão constantes, mas não necessariamente iguais. →Deslocamento de Equilíbrio PRINCÍPIO DE LE CHATELIER Quando um fator externo age sobre um sistema em equilíbrio, este se desloca, procurando outro equilíbrio. Prever o que ocorre com um sistema em equilíbrio quando um fator age sobre ele. FATORES QUE DESLOCAM O EQUILÍBRIO CONCENTRAÇÃO • Ao retirar um componente A genérico, o sistema se desloca no sentido de formar A. Variações nas concentrações de produtos ou reagentes não causam uma mudança na constante KC. PRESSÃO A pressão pode agir quando há, no mínimo, um componente gasoso em equilíbrio. A diminuição da pressão desloca o equilíbrio no sentido da expansão do sistema (maior volume) TEMPERATURA A diminuição da temperatura desloca o equilíbrio no sentido exotérmico. Isto significa que, ao retirarmos calor de um sistema, este se desloca no sentido de liberar calor. Variações na temperatura causam uma mudança na constante KC. As variações em KC indicam variações no rendimento da reação. →Constante de Ionização EQUILÍBRIO IÔNICO (ou seja, de ions) a constante de equilíbrio será: A constante de equilíbrio (constante de ionização) pode ser chamada de Ki ou, ainda, Ka ou Kb , respectivamente, para ácidos ou bases. Para ácidos com a mesma molaridade, quanto maior é a constante de ionização (Ki), maior é a concentração de H+ e mais forte é o ácido. GRAU DE IONIZAÇÃO, OU DISSOCIAÇÃO ( ) Ácidos (ou bases) mais fortes possuem maior grau de ionização (ou dissociação) para soluções de mesma molaridade. Lei da diluição de Ostwald (relação molaridade x ) Para ácidos e bases fracas, o é muito pequeno. Portanto: 1 – 1 (1 – tende a 1) O grau de ionização de uma substância aumenta, à medida que a solução se dilui. Para estes casos temos Ki = 2. m Nas soluções muito diluídas, há menor probabilidade dos íons se reencontrarem para refazer a substância inicial. Sendo assim, a reação inversa ocorre com menor frequência. Portanto, nestes casos, predomina a reação direta. Calculando o produto iônico da água, obtemos: KW = 1 . 10-14 a 25oC e P= 1 atm →Oxidação e Redução oxirredução = transferência de elétrons entre átomos = é a perda de elétrons. NOX = número de elétrons que o átomo perdeu ou ganhou. Na+Cl- Na+: Nox =+1 Cl- : Nox =-1 Em compostos covalentes, definimos o Nox como sendo a carga elétrica que o átomo iria adquirir caso ocorresse uma quebra na ligação covalente. Neste caso, o átomo mais eletronegativo ( ) fica com os elétrons compartilhados, tanto na covalência simples como na dativa. Regras Importantes Para o cálculo do Nox: - Hidrogênio: geralmente +1 - Oxigênio: geralmente -2 - Oxidação dos elementos das colunas A da Tabela Periódica: O Nox de um elemento ou substância simples é zero. Substâncias simples (H2, O2, O3, P4) Oxidação → todo aumento de Nox para um elemento químico (consequência da perda de elétrons ) Uma vez oxidado, ou seja, tendo doado ou perdido elétrons, este elemento causará a redução de outro elemento. O elemento ou substância que oxida é, portanto, chamado de agente redutor. Redução → diminui o Nox e ganhando elétrons. (agente oxidante.) BALANCEAMENTO DE EQUAÇÕES USANDO OXIRREDUÇÃO 1 – achar o Nox de todos os elementos da reação e suas variações. 2- identificar quem reduziu e quem oxidou durante a reação; 3 – identificar a variação total dos Nox ( ) dos itens que sofreram oxi ou red. 4 – Multiplicar a variação total dos Nox pelo número de átomos do elemento com mais atomicidade (q tenha sofrido oxi ou red) = nº de elétrons perdidos ou recebidos x nº de átomos do elemento. 5 –inverte-se o de cada processo. 6 - O do oxidante será o coeficiente da substância que eu usei a atomicidade. 4 - Iniciar o balanceamento →Eletroquímica pilha voltaica e pilha galvânica → eletricidade for liberada na reação (espontânea) eletrólise → consume eletricidade PILHAS GALVÂNICAS Determinar: 1) os polos, 2) o catodo 3) anodo, 4) as semirreações, 5) a d.d.p. ou voltagem 6) o sentido da corrente elétrica liberada. O intuito é que os elétrons circulem através do fio externo. Os elétrons vão do polo negativo (anodo) para o polo positivo (catodo), gerando uma corrente elétrica (Volts). Após um certo tempo, vemos que a voltagem da pilha começa a diminuir, até atingir um equilíbrio. O equilíbrio é indicado pela voltagem zero da pilha. Potencial padrão de Oxidação/Redução Melhores ag oxidantes (que reduzem ou recebem elétrons com maior facilidade) = espécies que possuem o ↓ Eo(oxi) ou ↑E o (red). PILHA DE DANIELL foram usados eletrodos de zinco e cobre. É mergulhada uma placa de zinco em uma solução aquosa de CuSO4 (sulfato de cobre). Ao retirar a placa, observa-se que a parte da placa que ficou mergulhada na solução está recoberta por um depósito de cobre metálico. Devido ao fato de o zinco apresentar um maior potencial padrão de oxidação, é deste eletrodo que saem os elétrons, dando para o zinco uma polaridade negativa. O eletrodo de onde saem os elétrons funciona como polo negativo (anodo). DDP: Como uma pilha sempre fornece energia, a sua ddp será sempre positiva Catodo e Anodo Observando-se o equilíbrio de oxidação do zinco ( ) nota-se o seu deslocamento para a direita (Le Chatelier – efeito concentração) devido à saída dos elétrons para o eletrodo de cobre. Consequência disto é o aumento da concentração de íons Zn+2 na solução do eletrodo de zinco. Para neutralizar esse excesso de íons positivos, os ânions da ponte salina “migram” em direção a este eletrodo. Por isto, o nome anodo (polo negativo). Da mesma forma, diminuindo a concentração de Cu2+ na solução do eletrodo de cobre, o que deixa os íons SO4 -2 em excesso. Para neutralizar este excesso de cargas negativas (SO4 -2), os cátions da ponte salina se dirigem para o eletrodo de cobre, dando-lhe o nome de catodo (polo positivo). Quanto maior a distância entre os elementos na fila de Eo, maior será a d.d.p. da pilha. Se for positivo, a reação será espontânea. Se for negativo, a reação não será espontânea. →Radioatividade radioativos = átomos que apresentam instabilidade nuclear. Na tentativa de alcançar a estabilidadeem seu núcleo, estes átomos emitem algumas partículas chamadas de radiação ou emissões radioativas, transformando-se em átomos com números atômicos ou de massa diferentes dos originais. Emissões (alfa): A partícula alfa é dotada de dois prótons e dois nêutrons, semelhantes ao núcleo do elemento hélio. Isso significa que quando uma partícula alfa é emitida por um isótopo radioativo, saem de seu núcleo dois prótons e dois nêutrons. Quando uma partícula alfa é emitida, o átomo perde quatro unidades de massa e duas unidades em seu número atômico. Representação: (massa = 4, carga = +2). Emissões (beta): Um nêutron se transformou em um próton, um elétron em um neutrino. Quando há emissão beta, não há alteração na massa, pois um nêutron foi substituído por um próton; a partícula beta é o elétron. Representação: (massa = 0, carga = -1). É importante observar que, com a emissão das partículas alfa ( ) e beta ( ), é alterado o número de prótons; portanto é alterado o número atômico, formando assim novos elementos químicos. Emissão (Gama): São ondas eletromagnéticas, como a luz ou as ondas de rádio, mas providas de enorme energia e poder de penetração. Emitidas por núcleos instáveis, as emissões gama acompanham a emissão de partículas e Uma onda eletromagnética é constituída apenas de energia; portanto, não tem massa. Sua emissão resulta apenas em alterações energéticas no átomo. Representação: . Explicação: As partículas que apresentam carga positiva (próton) são atraídas pela placa eletrizada negativamente. As partículas que apresentam carga negativa (elétron) são atraídas pela placa eletrizada positivamente. As ondas eletromagnéticas (emissões ) não apresentam cargas, logo não sofrem desvios. Penetração: As partículas alfa ( ), por serem as mais pesadas, apresentam menor velocidade e, portanto, seu poder de penetração é menor. Já as partículas beta ( ) são mais leves e com maior velocidade, o que resulta num poder de penetração maior. As emissões gama ( ) não apresentam massa: por esse motivo, não são chamadas de partículas. Sua velocidade é muito alta e não apresenta carga; portanto não interage com a matéria, o que explica seu alto poder de penetração. TEMPO DE MEIA-VIDA OU PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO (T1/2 ou P) É o tempo que decorre para uma determinada quantidade (Q) do elemento reduzir-se à metade (Q’ = Q/2). ENERGIA NUCLEAR FISSÃO NUCLEAR: É a forma como a energia é obtida nos reatores nucleares e nas bombas atômicas. Nesta reação, a massa dos produtos é levemente menor que a dos reagentes, o que provoca liberação de energia. FUSÃO NUCLEAR: É a forma como obtém energia a bomba de hidrogênio, estrelas como o Sol e reatores "limpos". Também ocorre defeito de massa com liberação de energia. →Eletrólise Eletrólise = reação de oxirredução provocada pela corrente elétrica. Porém vale lembrar que as substâncias obtidas através de reações que absorvem energia (calor ou eletricidade) não são quimicamente estáveis, tendo uma tendência a voltarem com o tempo às suas formas naturais, normalmente sais ou óxidos. A eletrólise se divide em dois tipos: I. Ígnea ou estado fundido Para materiais insolúveis em água, ou para certos compostos de metais muito, empregamos a eletrólise ígnea para transformá-los em outras substâncias de maior interesse prático. Normalmente, o material é fundido ou derretido por meio de calor gerado, utilizando-se a sua própria resistência à passagem de uma corrente elétrica que provoca reações de oxirredução, obtida através de altas tensões. No polo -, há a neutralização dos cátions; por isto, será chamado de catodo, e no polo +, a neutralização dos ânions, o que origina o anodo. Os cátions Na+ são atraídos pelo polo negativo (catodo). No polo, eles ganham elétrons e são descarregados. Os Cl- são atraídos pelo polo positivo (anodo). No polo positivo eles perdem elétrons e são descarregados. II. Aquosa ou no estado de solução Neste tipo de eletrólise, o material é dissolvido em água, dando origem a uma solução eletrolítica ou iônica, condutora de eletricidade. Este processo é demonstrado através da eletrólise aquosa de NaCl. O resultado é diferente da eletrólise ígnea, pois a água da solução se ioniza. A ionização da água fornece uma pequena quantidade de íons H+ e OH-, que devem ser considerados na neutralização. Isso significa que a ionização é muito fraca. Mesmo assim, haverá competição entre íons do soluto e da água para descarregar. Portanto, é necessário identificar os íons que terão prioridade de descarga em uma eletrólise. Prioridade de neutralização de cátions Surge agora uma dúvida: qual ânion se neutraliza antes no catodo ou polo negativo: o íon Na+, proveniente do sal, ou o H+, proveniente da água? Como o Na+ (1A) está à esquerda em relação ao H+, há a neutralização do íon H+ em maior intensidade. Prioridade e Neutralização dos Ânions Já que a neutralização de ânions envolve a perda de elétrons ou oxidação, somente ânions não oxigenados se neutralizam antes de a hidroxila (proveniente da água), já que o oxigênio, sendo um elemento bastante eletronegativo (F O N Cl Br I S C P H) dificulta a saída do elétron em direção ao eletrodo +. Portanto, entre OH- e Cl-, o Cl- tem prioridade, por se tratar de um ânion não oxigenado. Aspectos Quantitativos da Eletrólise Para calcular a massa das substâncias envolvidas tanto na eletrólise aquosa como na ígnea, usam-se as Leis de Faraday. Primeira lei: A massa de uma substância eletrolizada é diretamente proporcional à quantidade de carga Q (eletricidade) presente no eletrodo. m = K1Q Segunda lei: A massa de uma substância que se neutraliza é proporcional ao seu equivalente químico (massa atômica dividida pela carga da partícula que se neutraliza). m = K2E Das duas leis, deriva-se a lei geral de Faraday para a eletrólise: m = K Q E , onde: e F é chamada constante de Faraday, que corresponde à carga de 1 mol de elétrons. Para um condutor metálico percorrido por uma corrente elétrica i, pode-se definir onde o tempo t é dado em segundos. O equivalente químico de uma substância pode ser calculado pela expressão: onde: M é a massa molar e q é carga da partícula que se neutraliza: →Polímeros Polímeros = macromolécula orgânica formada por vários monômero. Os polímeros são compostos químicos resultantes de reações chamadas de polimerização. Nessa reação, o monômero se une sucessivamente a outros. Polimerização = o monômero se une sucessivamente a outros. Os monômeros podem ser todos iguais ou podem representar dois ou mais tipos de moléculas. Geralmente, é necessário que mais de 100 monômeros se liguem para formar um polímero. Um polímero é um composto que possui propriedades como a elasticidade, a alta resistência à tração ou a capacidade de formar fibras. Tais características diferenciam polímeros de substâncias que contêm um menor número de moléculas ou que são compostas por moléculas mais simples. A polimerização pode ser espontânea ou provocada por calor ou reagentes. Além disso, a polimerização por ser reversível ou não. Polímeros de adição É a maior classe de polímeros. São polímeros obtidos pela adição de um único monômero. Polímeros vinílicos – o monômero está relacionado com o grupo vinila (CH2=CH-). Polímeros Acrílicos - o monômero está relacionado com o grupo acrílico (CH2=CH – COOH). Polímeros diênicos – o monômero está relacionado com um dieno conjugado (CH2 = CH – CH = CH2). Copolímeros São polímeros obtidos pela adição de dois monômeros diferentes. Polímeros de condensação São polímeros obtidos pela adição de dois monômeros diferentes com eliminação de uma molécula pequena (geralmente a água). →Teorias Modernas de Ácido e Base Segundo Arrhenius... ácido = todo composto molecular que emsolução aquosa sofre ionização, liberando H+. base = todo composto iônico que em solução aquosa libera OH- (Hidróxido ou Hidroxila). Teoria de Brönsted-Lowry Resumindo: Ácido -> doa H+. Base -> recebe H+. Removendo-se o elétron do isótopo do hidrogênio, obtém-se o íon H+, que é constituído somente por um próton. Nesse caso: H+ = próton. Portanto, segundo a Teoria de Brönsted- Lowry, um ácido é um doador de prótons (H+) e uma base é um receptor de prótons (H+). A Teoria de Brönsted-Lowry não contradiz a de Arrhenius. Em vez disso, levou-a adiante. Uma substância não mais precisava ser composta de H+ ou OH- para ser classificada como um ácido ou uma base: precisava apenas ser um doador ou um receptor de prótons. Ácidos e bases conjugados Se o ácido é forte, sua base conjugada é fraca, e vice-versa. Portanto, a reação do tipo ácido- base sempre forma outro ácido e outra base – mais fracos que os iniciais. Teoria de Lewis A Teoria de Brönsted-Lowry restringia a definição de ácidos e bases: eram doadores e receptores de prótons, respectivamente. Contudo, essa teoria não se aplicava a alguns sólidos e gases. A Teoria de Lewis é baseada na transferência de elétrons em vez de prótons. Segundo a Teoria de Lewis: ácido = todo composto molecular ou iônico capaz de receber um par de elétrons por covalência coordenada (dativa). base = todo composto molecular ou iônico capaz de doar um par de elétrons por covalência coordenada (dativa). Ácido de Lewis Ácidos de Lewis recebem um par de elétrons. Portanto, atraem elétrons. Várias moléculas podem agir como um ácido de Lewis. →Gases Estado gasoso = estado de agitação muito grande, o que resulta num distanciamento muito grande de suas partículas. Os gases nobres são raros e são elementos naturalmente estáveis, por isso são encontrados livres na forma de substâncias simples monoatômicas. Gás Ideal moléculas não apresentam volume próprio (tamanho desprezível) fazendo com que o volume ocupado por ele seja o volume do recipiente que o contém. Os gases reais adquirem comportamento próximo do de um gás ideal quando está submetido a baixas pressões e a altas temperaturas. O comportamento de um gás é analisado através de grandezas físicas, a ele associadas. Essas são: volume (V), pressão (p) e temperatura (T). Massa dos Gases Quando a massa de uma porção de um gás medida em gramas é numericamente igual à massa molecular do mesmo, o número de moléculas dessa porção é igual a 6,02 . 1023 moléculas. A este número dá-se o nome de número de Avogadro (mol). , onde m é a massa de uma porção de gás e M é a massa de um mol desse gás. Unidades de pressão: A pressão de um gás pode ser medida em mmHg ou em atm. A pressão média sobre essa superfície é definida por: Temperatura dos gases Quando um corpo esquenta é porque suas moléculas vibram mais rapidamente. As leis físicas dos gases As variáveis de estado = analisam comportamento de um gás - volume (V), pressão (p) e temperatura (T). Transformação isocórica (V constante), a isobárica (p constante), e a isotérmica (T constante). Lei de Charles (Transformação isocórica v cte) Altera P e T. V é constante. T = temperatura absoluta (em kelvin) do gás K = constante de proporcionalidade. Portanto, entre dois estados quaisquer, tem-se que Graficamente, tem-se: Lei de Gay - Lussac (Transformação isobárica P cte) relação entre o V e a T. Para um dado número n de mols, tem-se: , onde T é a temperatura absoluta e K a constante de proporcionalidade. Portanto, entre dois estados quaisquer, tem-se que: . Graficamente, tem-se: Lei de Boyle (Transformação isotérmica) relação de P e V -> inversamente proporcionais T const p . V = const ou , onde K é a constante de proporcionalidade. Portanto, entre dois estados quaisquer, tem-se que: pi . Vi = pf . Vf Graficamente, tem-se: LEI GERAL DOS GASES = k Entre dois estados quaisquer, tem-se que: Número de Avogadro e Lei de Avogadro 1 mol de moléculas = 6,023 . 1023 moléculas M= massa molar M=massa N=numero mols Equação de Clapeyron e Lei de Avogadro A Lei de Avogadro diz que o volume do gás é diretamente proporcional ao seu número de mols. O volume gasoso aumenta ou diminui na mesma proporção que o número total de moléculas. , onde R é uma constante de proporcionalidade igual para todos os gases. Portanto, R não é uma constante característica de somente um gás. Por esse motivo é chamado de constante universal dos gases. ou no SI. →Química Orgânica Classificação: Cadeias Abertas, Acíclicas ou Alifáticas Cadeias carbônicas fechadas NOMENCLATURA NOMENCLATURA OFICIAL: É formada, no mínimo de três partes. 1. A primeira indica o número de carbonos. 2. A segunda indica o tipo de ligação entre carbonos (simples, dupla ou tripla). 3. A terceira indica a função (tipo de composto). 1. Nº de C(s) -PREFIXO 1 meta 7 hepta 2 eta 8 octa 3 propa 9 nona 4 buta 10 deca 5 penta 11 undeca 6 hexa 12 duodeca ... 2. TIPO DE LIGAÇÃO Entre Carbonos Infixo apenas simples an uma dupla en duas duplas dien duas triplas diin três duplas trien ... 3. FUNÇÃO Compostos que só possuam carbono e hidrogênio = hidrocarbonetos. O sufixo utilizado é a letra o. Exemplos: CH4 metano ( met+an+o) H3C - CH3 etano H2C = CH2 eteno (*etileno) etino (*acetileno) H2C = CH - CH3 propeno (*propileno) *nomenclatura usual Numeração das ligações: Se houver mais de uma possibilidade de colocar uma dupla ou tripla ligação, a cadeia deve ser numerada. De várias numerações possíveis, a correta é a que conduzir aos menores números: I- A CADEIA PRINCIPAL É uma sequência de carbonos que possui: 1º - O(s) grupo(s) funcional(ais)*. 2º - As duplas ou triplas ligações ou os ciclos. 3º - O maior número de carbono. *Para os hidrocarbonetos não vamos encontrar grupos funcionais, já que estes estão associados a átomos diferentes de hidrogênio e carbono. II- RADICAIS: São grupos com carbono e hidrogênio que restam quando identificamos a cadeia principal. Os principais radicais são: III- LOCALIZAR OS RADICAIS: 3 - metil -1- buteno →Funções Orgânicas outras funções de cadeia homogênea ÁLCOOIS: Possuem o grupo -OH (hidroxila) preso a um carbono saturado. Nomenclatura: Nome do hidrocarboneto correspondente + ol: (nomenclatura usual) Álcoois podem ser classificados em primários, secundários ou terciários se a hidroxila estiver presa a carbono primário, secundário e terciário, respectivamente. Nos exemplos acima, são primários o etanol e o 1-propanol, enquanto o 2-propanol e o cicloexanol são secundários. FENÓIS: Possuem o grupo -OH (hidroxila) preso a anel aromático. Nomenclatura: hidroxi + nome do hidrocarboneto correspondente: O grupo funcional fica sempre com o menor número. ALDEÍDOS: Possuem o grupo carbonila (C = O) em carbono primário. Nomenclatura: Nome do hidrocarboneto correspondente + al: (nomenclatura usual) H2CBr – CHBr – CHO 2, 3-dibromopropanal CETONAS: Possuem o grupo carbonila (C = O) em carbono secundário. Nomenclatura: Nome do hidrocarboneto correspondente + ona: A propanona é conhecida como acetona usada como solvente para retirar esmalte das unhas. ÁCIDOS CARBOXÍLICOS: Possuem o grupo carboxila Nomenclatura: ácido + nome do hidrocarboneto correspondente +óico: (nomenclatura usual) Principais Ácidos Carboxílicos AMIDA: Derivadas dos ácidos carboxílicos pela substituição do grupo -OH por -NH2 Nomenclatura: Nome do hidrocarboneto correspondente + amida: NITRILA: Possuem o grupo nitrila ou nitrilo Nomenclatura: Nome do hidrocarboneto correspondente+ nitrila: 2-fenil- propanonitrila CADEIA HETEROGÊNEA: ÉTERES: Podem ser considerados derivados dos álcoois pela substituição do hidrogênio da hidroxila (R-OH) por um radical (-R’) : R-O-R’. A nomenclatura mais utilizada dá nome aos radicais presos ao oxigênio, precedido da palavra éter. ÉSTERES: São derivados dos ácidos carboxílicos pela substituição do hidrogênio da carboxila (R- COOH) por um radical R’: R-COO-R’. Dá-se a terminação oato à parte que provém do ácido e ila ao radical que substitui o hidrogênio. AMINAS: São derivados da amônia (NH3). Nomeia-se cada radical preso ao nitrogênio, em ordem de tamanho e ramificação crescente, seguido da terminação amina: Nos exemplos acima, metilamina e fenilamina são aminas primárias, propil-isopropilamina é secundária e dimetil-etilamina, terciária. →Isomeria É quando vários compostos orgânicos apresentam a mesma fórmula molecular. C4H8 podemos escrever CH3 - CH2 -CH = CH2 1-buteno H3C - HC = CH -CH3 2-buteno →Principais Reações Orgânicas Esterificação: A REAÇÃO ORGÂNICA MAIS IMPORTANTE PARA O VESTIBULAR!!!! →Obtenção de compostos orgânicos Petróleo encontrado em bolsões associado ao gás natural, que possui metano (CH4) como principal componente e à água salgada, herança de seu passado marinho. Destilação fracionada Petróleo processo de separação dos componentes do petróleo Com o aquecimento várias substâncias alcançam o ponto de ebulição e, portanto, evaporam, ganhando o interior da coluna onde temos serpentinas que vão resfriar esses vapores levando-os à condensação, ou seja, passando ao estado líquido. Em todos os casos, o petróleo é constituído essencialmente de hidrocarbonetos (compostos que apresentam somente carbono e hidrogênio). Fórmula Frase (P x V)/ T = K Palmeiras Vence Todos é uma Konstante P x V = N x R x T Para Votar Não Rasgue Título C = M x V adoro a Casa da Minha Avó 2. Tabela periódica Como a Tabela Periódica não é disponibilizada para consulta durante a prova é importante que os alunos saibam alguns elementos da tabela: • Família 1A (Metais Alcalinos): Li Na Kartilha Robinson Cruso é Francê (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr). • Família 2A (Metais Alcalinos Terrosos): Bela Magrela Casou-se com o Senhor BaRao (B,Mg, Ca, Sr, Ba, Ra). • Família 7A: Fernando Collor Brasileiro Inganou A todos (F,Cl, Br,I,At). 3. Classificação dos átomos Os átomos podem ser classificados de acordo com: • Isóbaros: átomos isóbaros possuem o mesmo número de massa. A massa dos átomos é definida pela letra B. Assim, os átomos isóBaros possuem a mesma massa. • Isótonos: átomos isótonos possuem o mesmo número de nêutrons. O número de nêutrons é definido pela letra N. Assim, os átomos isótoNos possuem número de nêutrons iguais. • Isótopos: átomos isótopos possuem o mesmo número de prótons. O número de prótons é definido nos átomos pela letra P. Assim, os átomos isótoPos possuem igual número de prótons. 4. Nomenclatura dos ácidos Para nomenclatura dos ácidos troca-se -ISO por –OSO, -ATO por –ICO e –ETO por –IDRICO. Para lembrar dessa nomenclatura os alunos podem usar a frase: mosquITO teimOSO, te mATO, te pICO, te mETO no vIDRICO. 5. Óxidos anfóteros Óxidos Anfóteros possuem um comportamento ambíguo, pois em presença de ácido eles se comportam como óxidos básicos e em presença de base eles se tornam óxidos ácidos. Esse é um assunto muito cobrado no ENEM por confundir os alunos. A frase a seguir apresenta um macete para os nomes de todos os Óxidos Anfóteros: Sendo Assim Alguém Passou gel Bem FedorentoZinho na Minha Cama. (Sn, As, Al, Pb, Be, Fe, Zn, Mn, Cr). 6. Nomenclatura de oxiácidos Os oxiácidos são ácidos que possuem oxigênio. Sua nomenclatura é formada pelo nome do ácido + prefixo + nome do elemento + sufixo. A tabela abaixo mostra um macete para auxiliar na nomenclatura dos oxiácidos: NOX Prefixo Sufixo +7 per ico +6,+5 não possui ico +4,+3 não possui oso +1,+2 hipo oso 7. Balancear equações químicas Para saber qual a ordem de balanceamento das equações químicas basta escrever a palavra MACHO, que corresponde a ordem Metal, Ametal, Carbono, Hidrogênio. 8. Eletronegatividade Para saber a ordem dos elementos mais eletronegativos (F,O,N,Cl,Br,I,S,C) use como macete a frase: Fui Ontem No Clube Briguei I Saí Corrend o.
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