Aula 2 Quimica

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Ligações químicas
Aula 02 - Química
A busca por estabilidade eletrônica, que justifica a realização de ligações químicas entre os átomos, é explicada pela teoria do octeto. Proposta por Newton Lewis, essa teoria afirma que a interação atômica acontece para que cada elemento adquira a estabilidade de um gás nobre, ou seja, oito elétrons na camada de valência.
Para isso, o elemento doa, recebe ou compartilha elétrons da sua camada mais externa, realizando, portanto, ligações químicas de caráter iônico, covalente ou metálico. Os gases nobres são os únicos átomos que já possuem oito elétrons na sua camada mais externa e é por isso que pouco reagem com outros elementos.
As ligações químicas são as interações que ocorrem entre átomos para se tornarem uma molécula ou substância básica de um composto. Existem três tipos de ligações: covalentes, metálicas e iônicas. Os átomos buscam, ao realizar uma ligação química, estabilizar-se eletronicamente. Esse processo é explicado pela teoria do octeto, que dita que cada átomo, para alcançar estabilidade, precisa ter em sua camada de valência oito elétrons.
Regra do Octeto
Para obter os oito elétrons na camada de valência como previsto na regra do octeto, os átomos estabelecem ligações entre si, que variam de acordo com a necessidade de doar, receber ou compartilhar elétrons e também com a natureza dos átomos ligantes.
Ligações iônicas
Também conhecidas com ligações eletrovalentes ou heteropolares, acontecem entre metais e elementos muito eletronegativos (ametais e hidrogênio). Nesse tipo de ligação, os metais tendem a perder elétrons, transformando-se em cátions (íons positivos), e os ametais e o hidrogênio ganham elétrons, tornando-se ânions (íons negativos).
Os compostos iônicos são duros e quebradiços, possuem alto ponto de ebulição e conduzem corrente elétrica quando estão no estado líquido ou diluídos em água.
Tipos de Ligação Química
Observação: Fique atento ao fato de que o átomo que ganha elétrons vai se tornar um íon com sinal negativo e que o átomo que perde elétrons fica com sinal positivo.
Exemplos de substâncias iônicas:
Bicarbonato (HCO3-);
Amônio (NH4+);
Sulfato (SO4-).
2. Ligações covalentes
As ligações covalentes acontecem pelo compartilhamento de elétrons. Em virtude da baixa diferença de eletronegatividade entres os elementos ligantes, eles não doam ou recebem elétrons, mas compartilham pares eletrônicos para assim ficarem estáveis de acordo com a regra do octeto. Esse tipo de ligação é muito recorrente nos elementos simples, como Cl2, H2, O2, e também nas cadeias carbônicas. A diferença de eletronegatividade entre os ligantes determina se a ligação é polar ou apolar.
3. Ligação Covalente Dativa
Também chamada de ligação covalente coordenada, ligação semipolar, dativa ou coordenada, ela é muito semelhante à ligação covalente, o que difere as duas é que um dos átomos da ligação dativa é responsável por compartilhar dois elétrons. Nesse tipo de ligação, que ocorre artificialmente, a molécula adquire as mesmas características de uma molécula proveniente de uma ligação covalente espontânea
4. Ligações Metálicas
Esse tipo de ligação acontece entre metais, que englobam os elementos da família 1A (metais alcalinos), 2A (metais alcalino terrosos) e os metais de transição (bloco B da tabela periódica – grupo 3 ao 12), formando o que chamamos de ligas metálicas. A característica diferencial em relação aos demais tipos de ligação é a movimentação dos elétrons, o que explica o fato de os materiais metálicos, no estado sólido, serem ótimos condutores elétricos e térmicos. Além disso, as ligas metálicas possuem alto ponto de fusão e ebulição, ductilidade, maleabilidade e brilho. São exemplos de ligas metálicas:
 aço: ferro (Fe) e carbono C;
 bronze: cobre (Cu) + estanho (Sn);
 latão: cobre (Cu) + zinco (Zn);
ouro: ouro (Au) + cobre (Cu) ou prata (Ag).
Resumo
 Ligações químicas: interação entre átomos que buscam estabilidade eletrônica.
 Tipos de ligações: iônicas, covalentes e metálicas.
 Regra do octeto: define que, para o átomo ficar estável, ele deve ter em sua camada de valência oito elétrons.
Radioatividade
Aula 02 - Química
Radioatividade é a propriedade que alguns átomos, como urânio e rádio, possuem de emitirem espontaneamente energia na forma de partículas e onda, tornando-se elementos químicos mais estáveis e mais leves.
A radioatividade apresenta-se com duas formas diferentes de radiações: partícula — alfa (α) e beta (β); e onda eletromagnética — raios gama (γ).
 Raios alfa: são partículas positivas constituídas por dois prótons e dois nêutrons e com baixo poder penetração.
 Raios beta: são partículas negativas que não contêm massa constituídas por um elétron (massa desprezível), e seu poder de penetração é superior ao dos raios alfa, porém inferior ao dos raios gama.
 Raios gama: são ondas eletromagnéticas de alta energia e, por não serem partículas, também não possuem massa.
Leis
A emissão radioativa de partículas segue determinados comportamentos que são explicados pelas leis da radioatividade (uma para a partícula alfa e outra para a partícula beta), que foram descritas pelo químico inglês Frederick Soddy e pelo químico e físico polonês Kazimierz Fajans.
 Primeira lei da radioatividade
Segundo essa lei, quando um átomo radioativo emite uma radiação do tipo alfa, ele dará origem a um novo átomo com núcleo contendo dois prótons e dois nêutrons a menos, totalizando uma massa quatro unidades menor. Podemos representar a primeira lei da radioatividade com a seguinte equação genérica:
Ex:
Note que, ao emitir uma radiação alfa, o novo átomo formado, Urânio-235, possui número de massa quatro unidades menor e o número atômico duas unidades menor — exatamente os valores correspondentes à partícula α emitida pelo núcleo do plutônio. 
 Segunda lei da radioatividade
A segunda lei fala sobre a emissão beta. Quando um átomo emite uma partícula beta, constituída por um elétron e de massa desconsiderada, sua massa atômica permanece inalterada e seu número atômico aumenta uma unidade. Genericamente, representamos da seguinte forma:
Ex:
Pode-se perceber que o átomo de nitrogênio formado possui a mesma massa do átomo de C-14, ou seja, são isóbaros, e seu número atômico aumenta em uma unidade. O aumento do número atômico foi explicado pelo cientista Henrico Fermi, que propôs que um dos nêutrons do núcleo sofre uma transmutação, segundo a equação seguinte, gerando um elétron (a partícula beta emitida), um neutrino (uma partícula subatômica sem carga elétrica e sem massa, ) e um próton (p).
O elétron e o neutrino são emitidos para fora do núcleo, permanecendo apenas o próton, o que explica o aumento do número atômico
Aplicações
Apesar da visão negativa que depositam sobre a radioatividade, ela tem aplicações importantes no nosso cotidiano, por exemplo, na produção de energia elétrica em usinas nucleares por meio da fissão de átomos radioativos.
Atualmente, o Brasil não utiliza a energia nuclear como sua principal fonte de energia, mas possui usinas nucleares (Angra 1 e 2) trabalhando no fornecimento de energia elétrica para o país. Podemos citar também a datação de materiais encontrados por arqueólogos utilizando carbono-14.
Outro papel fundamental que a radioatividade possui está relacionado com a área da medicina, como nos exames de raios-X e nas tomografias, e também em alguns tipos de tratamento de câncer.
Radioatividade natural
Diariamente, estamos expostos a pequenas quantidades de radiação, sejam artificiais, sejam naturais. A radioatividade natural dá-se de maneira espontânea na natureza. Parte dessa radiação que recebemos vem dos alimentos consumidos no dia a dia, como o Radônio-226 e o Potássio-40, que se apresentam em níveis muito baixos e não atribuem riscos a nossa saúde e nem prejudicam os valores nutricionais dos alimentos.
Esse processo de expor os alimentos a emissões radioativas tem o objetivo de conservar os alimentos e promover um crescimento das plantas. Alguns exemplos de alimentos que emitemradiação são: castanha-do-pará, banana, feijão, carne vermelha, entre outros.
Descoberta
O estudo da radioatividade teve início com pesquisas do físico alemão Wilhelm Röentgen, em 1895, quando esse investigava o efeito da luminescência. Outro cientista importante para o desenvolvimento da radioatividade foi o físico francês Antoine-Henri Becquerel, que percebeu, em 1896, marcações feitas em um filme fotográfico por uma amostra de sal de urânio.
No entanto, foi o casal Curie que utilizou o termo radioatividade pela primeira vez. Em 1898, a polonesa Marie Curie deu seguimento aos estudos relativos à radioatividade e fez descobertas valiosas para a área, como a descoberta de dois novos elementos radioativos: o polônio (Po) e o rádio (Ra).
Posteriormente, Ernest Rutherford descobriu as radiações do tipo alfa (α) e beta (β), o que permitiu melhores explicações para seu modelo atômico, bem como o avanço das pesquisas relacionadas à radioatividade.
Decaimento
O decaimento radioativo (ou transmutação) é o processo natural em que um núcleo instável emite radiação, de forma sucessiva, a fim de diminuir sua energia e tornar-se estável.
Isso ocorre normalmente com átomos de números atômicos maiores que 84, que são átomos com alta instabilidade nuclear devido à quantidade de carga positiva (prótons) acumulada no núcleo. Nesse processo, os nêutrons não são suficientes para estabilizar todos os prótons aglomerados no núcleo, e, então, o núcleo começa a sofrer o decaimento radioativo até que seu número atômico seja menor que 84.
Em alguns casos, pode acontecer que átomos com número atômico inferior a 84 tenham núcleos instáveis e também passem pelo processo de decaimento, mas, para isso, precisam ter um número de prótons bem superior ao número de nêutrons.
O decaimento radioativo é calculado pelo tempo de meia-vida (ou período de semi-desintegração, P) do radioisótopo, que é o tempo necessário para que metade da massa da amostra inicial radioativa sofra desintegração, ou seja, torne-se estáve
Os cálculos envolvendo decaimento radioativo seguem as seguintes fórmulas:
Fórmula para cálculo da massa restante após o tempo de meia-vida:
mf – massa final
mo – massa inicial
x – quantidade de meias-vidas decorridas
Fórmula para o cálculo do tempo de desintegração de uma amostra radioativa:
t – tempo de desintegração
P – período de meia-vida
x – quantidade de meias-vidas decorridas
Elementos radioativos
Existem dois tipos de elementos radioativos: os naturais e os artificiais. Os naturais possuem elementos encontrados na natureza, já com seus núcleos instáveis, como o urânio, o actínio e o rádio. Já os artificiais são produzidos por processos que desestabilizam o núcleo de um átomo. Nesse caso, podemos citar o astato e o frâncio.
Os principais elementos radioativos são: urânio-235, cobalto-60, estrôncio-90, rádio-224 e iodo-131. Devido a sua larga utilização em usinas nucleares e tratamentos de câncer, esses elementos tendem a aparecer com maior frequência no nosso cotidiano. Para saber mais sobre esse assunto, acesse: Elementos radioativos.
Lixo radioativo
O lixo radioativo ou lixo nuclear é o resíduo das indústrias que utilizam material radioativo em seus processos que não possuem mais aplicação prática. Esse lixo é oriundo, principalmente, das usinas nucleares e de aplicações médicas.
A grande produção de lixo radioativo tem sido um problema ambiental para todo o mundo, devido às escassas e inadequadas condições de descarte e armazenamento.
Esses rejeitos estão associados à contaminação do solo, dos cursos de água e do ar, resultando na destruição do meio ambiente de forma gradual. Além disso, também causam riscos à saúde humana, como infecções, câncer e, em casos mais severos de contaminação, podem levar à morte.
Exercícios
1 - (Mackenzie-SP) Para que átomos de enxofre e potássio adquiram configuração eletrônica igual à de um gás nobre, é necessário que: (Dados: número atômico S = 16; K = 19).
a) o enxofre receba 2 elétrons e que o potássio receba 7 elétrons.
b) o enxofre ceda 6 elétrons e que o potássio receba 7 elétrons.
c) o enxofre ceda 2 elétrons e que o potássio ceda 1 elétron.
d) o enxofre receba 6 elétrons e que o potássio ceda 1 elétron.
e) o enxofre receba 2 elétrons e que o potássio ceda 1 elétron.
2 - (UFF) O leite materno é um alimento rico em substâncias orgânicas, tais como proteínas, gorduras e açúcares, e substâncias minerais como, por exemplo, o fosfato de cálcio. Esses compostos orgânicos têm como característica principal as ligações covalentes na formação de suas moléculas, enquanto o mineral apresenta também ligação iônica. Assinale a alternativa que apresenta corretamente os conceitos de ligações covalente e iônica, respectivamente:
a) A ligação covalente só ocorre nos compostos orgânicos.
b) A ligação covalente se faz por transferência de elétrons, e a ligação iônica, pelo compartilhamento de elétrons com spins opostos.
c) A ligação covalente se faz por atração de cargas entre átomos, e a ligação iônica, por separação de cargas.
d) A ligação covalente se faz por união de átomos em moléculas, e a ligação iônica, por união de átomos em complexos químicos.
e) A ligação covalente se faz pelo compartilhamento de elétrons, e a ligação iônica, por transferência de elétrons.
S = 1s² 2s² 2p6 3s² 3p4 - ganha 2 elétrons
Se ganhar 2 = S = 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 
K = 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 4s1 - perder 1 elétron
Se perde 1 = K = 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 
3 - (PUC-MG) Analise a tabela, que mostra propriedades de três substâncias, X, Y e Z, em condições ambientes.
Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que as substâncias X, Y e Z são, respectivamente:
a) iônica, metálica, molecular.
b) molecular, iônica, metálica.
c) molecular, metálica, iônica.
d) iônica, molecular, metálica.
4 - (PUC-Camp-SP) A bomba atômica, também chamada de bomba nuclear, tem como constituinte físsil átomos de urânio-235,emissores de partículas alfa. Cada átomo de U-235, ao emitir uma partícula alfa, transforma-se em outro elemento, cujo número atômico é igual a
a) 231.
b) 233.
c) 234.
d) 88.
e) 90.
5 - (PUC-Camp-SP) O Iodo-125, variedade radioativa do Iodo com aplicações medicinais, tem meia-vida de 60 dias. Quantos gramas de Iodo-125 restarão após seis meses, com base em uma amostra contendo 2,00 g do radioisótopo?
a) 1,50
b) 0,75
c) 0,66
d) 0,25
e) 0,10
235 -4 = 231
m0 = 2 g
x = 6/2 = 3 meias-vidas
Mf = 2/2^3 = 2/8 = ¼ = 0,250 g