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L iv ro 1 Assunto Apostila Exercícios Revisão Rendimento % Introdução e Sistemas Materiais Modelos Atômicos Atomística Tabela Periódica Ligações Químicas Geometria e Polaridade Interações Intermoleculares Funções Inorgânicas Química PLANEJAMENTO Livro 1 #EsseAnoVai! Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Índice Introdução e Sistemas Materiais 4 Modelos Atômicos 14 X Atomística 19 X Tabela Periódica 22 Ligações Químicas 27 Geometria e Polaridade 31 Interações Intermoleculares 33 Funções Inorgânicas 35 Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com MATÉRIA é tudo o que ocupa lugar no espaço e possui massa. Ex: madeira, plástico, ar, vidro... CORPO: porção limitada da matéria. Ex: tronco de árvore OBJETO: a porção da matéria é moldada e passa a ser útil ao homem. Ex: banco de madeira, copo de vidro... PONTO DE FUSÃO E EBULIÇÃO: Característico de cada substância, é a passagem do sólido para o líquido e do líquido para o gasoso, respectivamente. DENSIDADE: Relação entre Massa e Volume de uma substância. Esta propriedade mostra a compactação de um material em relação ao outro, ou seja, em um determinado espaço (volume), quantas partículas estão agrupadas (massa). A relação é dada através da equação: Densidade e volume são inversamente proporcionais, ou seja, quanto maior o volume, menor a densidade e vice-versa. Densidade e volume são diretamente proporcionais, ou seja, quanto maior a massa, maior também a densidade. A matéria possui diversos tipos de propriedades, entre elas: ORGANOLÉPTICAS: são aquelas que impressionam nossos sentidos (odor, sabor, cor, tato) FÍSICAS: características de cada substância. (Ponto de Fusão e Ebulição, densidade) QUÍMICAS: estão relacionadas às reações químicas que as substâncias podem fazer: reatividade, toxicidade, oxidação 4 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | I N T R O D U Ç Ã O E S IS T E M A S M A T E R IA IS Introdução e Sistemas Materiais ! Química é a parte da ciência que estuda a matéria e suas transformações, bem como a energia envolvida em cada transformação. A Matéria Propriedades Físicas 𝑑 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑 = 𝑚 𝑣 unidades: g/cm³, mg/L Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Com o aumento da temperatura, as moléculas que compõem o material aumentam sua energia cinética, ou seja, ficam mais agitadas e o material acaba sofrendo dilatação. A dilatação sofrida faz com que o volume aumente e este, sendo inversamente proporcional à densidade acaba diminuindo a densidade do material. Para sólidos com formatos irregulares: O volume do sólido é determinado pelo volume do líquido deslocado. 5 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | I N T R O D U Ç Ã O E S IS T E M A S M A T E R IA IS ? Quem “pesa” mais: 1kg de chumbo ou 1 kg de algodão? Com estas relações podemos ver que a massa é a mesma (lembre-se da Física: peso é o produto da massa e aceleração da gravidade, 10 m/s²) e que o volume de algodão é muito maior em relação ao volume do chumbo. Observe os valores de densidade dalgodão= 170 kg/m3 dchumbo = 11340 kg/m3 A influência da temperatura Os balões de ar quente utilizam a diminuição da densidade através do aumento da temperatura do gás. O aumento da energia cinética das moléculas permite que elas ocupem um espaço maior e o ar dentro do balão fica menos denso que o ar atmosférico, fazendo com que o mesmo suba. Sólidos com formatos irregulares Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Sólido: Partículas com baixo grau de agitação, baixa energia cinética, baixa entropia, forma e volume constantes Líquido: Partículas com grau de agitação intermediário, energia cinética e entropia intermediárias. Forma variável e volume constante. Gasoso: Partículas com alto grau de agitação, grandes valores de energia cinética e entropia. Forma e volume variáveis. Evaporação: Fenômeno natural, que ocorre à temperatura ambiente. As partículas da superfície escapam na forma gasosa para a atmosfera. Ex: roupas secando no varal, rios e lagos. Ebulição: A substância atinge o ponto de ebulição (100°C no caso da água) e a mudança de estado ocorre. É um fenômeno que ocorre por correntes de convecção. As partículas do fundo se aquecem e diminuem sua densidade, chegando até a superfície. Quando a temperatura de ebulição é atingida, as moléculas passam para o estado gasoso. Calefação: Tipo de vaporização praticamente instantânea. Ocorre quando a substância encontra uma superfície com uma temperatura muito além do seu ponto de ebulição. Ex: água na chapa de um fogão. 6 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | I N T R O D U Ç Ã O E S IS T E M A S M A T E R IA IS Mudanças de Estado Físico Tipos de Vaporização Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Transformações Físicas e Químicas Transformações físicas: Não ocorre alteração na composição química da matéria, apenas na forma e aparência. É uma transformação reversível. Toda mudança de estado físico é um fenômeno físico. Transformações químicas: Ocorre alteração na composição química da matéria ou mais substâncias são transformadas, dando origem a outras. Toda reação química é um fenômeno químico, pois envolve a transformação de reagentes em produtos. Ex: fermentação, combustão (queima), oxidação. Reações Nucleares NÃO são transformações químicas, pois envolve a mudança na identidade do átomo. Ex: Fissão do urânio. 0 1n + 92 235U → 139 56Ba + 36 95Kr + 2 0 1n + energia 10 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | I N T R O D U Ç Ã O E S IS T E M A S M A T E R IA IS Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com É a capacidade que um elemento químico possui de formar SUBSTÂNCIA SIMPLES DIFERENTES. Apresentam, portanto, propriedades químicas iguais (pois se trata do mesmo elemento químico) e físicas diferentes (PF, PE, densidade...). Cn – Grafite Sólido, macio, cinza Bom condutor de calor e eletricidade Uso: Escrita Densidade: 2,25 g/cm3 Cn – Diamante Transparente, duro Bom isolante térmico e elétrico Uso: Jóias Densidade: 3,51 g/cm3 A partir daqui, iremos começar a caracterizar de forma mais aprofundada a matéria. Começaremos pelo estudo do átomo (nos próximos capítulos ele será o objeto do nosso estudo) como partícula formadora de toda a matéria. A partir do estudo do átomo surgem outros conceitos a saber. S8 – Enxofre Rômbico Mais estável Ponto de Fusão: 112,8ºC Ponto de Ebulição: 444,6 ºC Densidade: 2,07 g/cm3 S8 – Enxofre Monoclínico Menos estável Ponto de Fusão: 119,0ºC Ponto de Ebulição: 444,6ºC Densidade: 1,96 g/cm3 É a capacidade que um elemento químico possui de formar SUBSTÂNCIA SIMPLES DIFERENTES. Apresentam, portanto, propriedades químicas iguais (pois se trata do mesmo elemento químico) e físicas diferentes (PF, PE, densidade...). Alotropia do Oxigênio 7 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | I N T R O D U Ç Ã O E S IS T E M A S M A T E R IA IS Alotropia Sistemas Materiais Alotropia Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com As substâncias puras são formadas através da união de elementos químicos iguais ou diferentes. Classificamosas substâncias puras em SIMPLES, quando as moléculas são formadas por um único elemento químico (Fe, O2, O3, S8...) e COMPOSTAS, quando as moléculas formadoras apresentam elementos químicos diferentes (H2O, C12H22O11, CO2...). As substâncias puras apresentam as seguintes características: Composição e propriedades constantes; Apresentam fórmula. Propriedades físicas (PF, PE, densidade) constante. Na mudança de estado físico (aquecimento ou resfriamento) a temperatura de fusão/ebulição ou condensação/solidificação permanece CONSTANTE As misturas são compostas pela união de substâncias puras diferentes. Apresentam as seguintes propriedades: Composição e propriedades variáveis Não apresentam fórmula Não apresentam propriedades físicas (PF, PE, densidade...) constantes. Na mudança de estado físico (aquecimento ou resfriamento) a temperatura de fusão/ebulição ou condensação/solidificação são VARIÁVEIS. Misturas Eutéticas Apresentam fusão constante. Exemplo: Soda, sal, gelo 8 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | I N T R O D U Ç Ã O E S IS T E M A S M A T E R IA IS Substância Pura Mistura Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Fase é o que se vê, enquanto componente é o que se tem. Por exemplo, na mistura água, óleo, gelo e sal, temos 3 fases e 3 componentes. Já na mistura água e álcool temos 1 fase e 2 componentes. Nesse sentido, os sistemas homogêneos (uma só fase), podem ser: Substância pura: Um só componente Mistura homogênea ou solução: Apresenta apenas uma fase ao longo de toda a mistura. Exemplo: álcool de supermercado, água e sal, água mineral sem gás, latão, ar Além disso, temos o sistema heterogêneo (mais de uma fase), que pode ser: Substância pura: Um componente em formas sólida, líquida ou gasosa, diferentes Mistura heterogênea: Apresenta mais de uma fase ao longo de toda a mistura. Exemplo: água e areia, granito, serragem e areia, água e óleo Misturas Azeotrópicas Apresentam ebulição constante. Exemplo: Álcool 95,5% Agora vamos abordar o processo de separação das misturas. Para isso, é importante seguir dois passos: 1. Verificar se a mistura é homogênea ou heterogênea 2. Verificar o estado físico dos componentes da mistura 9 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | I N T R O D U Ç Ã O E S IS T E M A S M A T E R IA IS Misturas e seus Aspectos Atenção! SANGUE LEITE E MAIONESE ENGANAM!!! São consideradas misturas heterogêneas. O sangue possui partículas sólidas (plaquetas) que pode ser separado através da centrifugação. Leite e maionese contém uma mistura de água e gordura, porém suas partículas estão muito pequenas que não conseguimos enxergar a olho nu. Em um sistema fechado, devemos contar como fase o ar que está dentro do recipiente Toda mistura de gases é homogênea, mesmo que sejam de cores diferentes, já que todo o componente gasoso se espalha uniformemente pelo recipiente Toda mistura entre sólidos é heterogênea, exceto as ligas metálicas como Bronze, Ouro 18K e Latão ! Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com CATAÇÃO: separação de sólidos com características bem distintas. É utilizado geralmente mãos e pinças. VENTILAÇÃO: separação de sólidos com diferentes massas através de uma corrente de ar. O componente mais leve é arrastado, separado do componente mais pesado. PENEIRAÇÃO ou TAMIZAÇÃO: a separação ocorre pelos diferentes tamanhos dos sólidos. É utilizado uma peneira para a separação. FLOTAÇÃO: um líquido de densidade intermediária é utilizado para separar a mistura de dois sólidos. O sólido mais denso se deposita no fundo do recipiente e o menos denso fica na superfície do líquido. Importante: o líquido não pode dissolver nenhum dos componentes da mistura. (lembre-se: flotação = “flotoar”) LEVIGAÇÃO: uma corrente de água é utilizada para separar sólidos com diferentes densidades. A corrente de água arrasta o componente menos denso. Esta técnica é utilizada nos garimpos. SEPARAÇÃO MAGNÉTICA: aplicável quando um dos componentes da mistura é magnético, como é o caso das partículas de ferro. Pode-se então retirar essas partículas com o auxílio de um ímã ou eletroímã. 10 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | I N T R O D U Ç Ã O E S IS T E M A S M A T E R IA IS Misturas Heterogêneas Sólido-Sólido Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com FUSÃO FRACIONADA: a mistura de sólidos possui diferenças em seus pontos de fusão, de tal forma que ao aquecer, apenas um dos componentes da mistura sofre fusão e derreta, sendo facilmente retirado. (lembre-se: fração: uma parte de) DISSOLUÇÃO FRACIONADA: apenas um dos componentes da mistura é solúvel em um determinado solvente (geralmente água). SIFONAÇÃO: com o auxílio de um sifão, um dos líquidos é removido para outro recipiente. CENTRIFUGAÇÃO: através de uma força centrífuga, as partículas sólidas são depositadas no fundo do recipiente. O sangue é separado por este método. DECANTAÇÃO: a mistura é heterogênea (os líquidos são imiscíveis) e se separam por diferentes densidades. 11 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | I N T R O D U Ç Ã O E S IS T E M A S M A T E R IA IS Líquido-Líquido Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com FUNIL DE BROMO OU FUNIL DE SEPARAÇÃO: líquidos imiscíveis são colocados em um recipiente com duas aberturas, de forma a retirar o líquido mais denso. Ex: água e gasolina. FILTRAÇÃO: retirada de poeira do ar. Ex: aspirador de pó Câmara de gás: FILTRAÇÃO E DECANTAÇÃO Usada em indústrias que injetam ar dentro de um tubo com vários obstáculos em seu interior, com velocidade baixa, provocando a decantação das partículas sólidas em seu interior. FUSÃO FRACIONADA: aquece-se a mistura até que o componente de menor ponto de fusão derreta. ATENÇÃO: não é utilizada a fusão fracionada para separar misturas eutéticas (pois a fusão é constante). DESTILAÇÃO SIMPLES: é utilizado um destilador. A mistura é aquecida até o líquido entrar em ebulição. Este líquido é condensado e retirado em um outro recipiente. Lembre-se: na destilação simples, tanto o sólido quanto o líquido são recuperados ao final. Se o líquido não for recuperado podemos chamar de EVAPORAÇÃO (ocorre, por exemplo, nas salinas, onde é retirada a água do mar para a obtenção do sal) Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | I N T R O D U Ç Ã O E S IS T E M A S M A T E R IA IS 12 Gás - Sólido Misturas Homogêneas Sólido-Sólido Sólido-Líquido Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com DESTILAÇÃO FRACIONADA: separação de líquidos com diferentes pontos de ebulição. O líquido é aquecido até que os componentes de menores pontos de ebulição vaporizem, sendo condensados nas torres de destilação. Esta técnica é utilizada para separar as frações do PETRÓLEO. ATENÇÃO: não é utilizada esta técnica para separar misturas azeotrópicas (pois a ebulição é constante). LIQUEFAÇÃO FRACIONADA: separação dos componentes do ar. O ar é resfriado e comprimido até tornar-se líquido. Após, faz-se a destilação dos líquidos para separá-los. Liquefação fracionada é um método de separação de misturas utilizado exclusivamente para misturas homogêneas que apresentem todos os seuscomponentes no estado gasoso 13 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | I N T R O D U Ç Ã O E S IS T E M A S M A T E R IA IS Líquido-Líquido Gás-Gás Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com A primeira ideia de átomo foi dos filósofos gregos Demócrito e Leucipo (por volta de 450 a.C) que sugeriram que se a matéria fosse dividida inúmeras vezes, chegariam a uma porção indivisível chamada ÁTOMO (A = não, tomo = partes). A partir dessa ideia, cientistas se interessaram pelo assunto e passaram a estudar esta partícula tão pequena Modelo conhecido como BOLA DE BILHAR O átomo era uma esfera dura maciça, indivisível e eletricamente neutra Átomos de um mesmo elemento são iguais e átomos de elementos diferentes são diferentes. Os compostos eram formados por átomos iguais ou diferentes combinados em proporções fixas. Modelos Atômicos 14 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | M O D E LO S A T Ô M IC O S Modelos Atômicos Modelo Atômico de Dalton 1808 Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Os elétrons descrevem movimentos circulares ao redor do núcleo. O átomo é um grande vazio. Chadwick – descobriu o nêutron (partícula com massa e sem carga) presentes no núcleo. Seu modelo ficou conhecido como PUDIM DE PASSAS. Descobriu as cargas negativas da matéria, as quais chamou de ELÉTRON Derrubou a teoria de que o átomo era indivisível, pois o átomo seria uma massa positiva, onde flutuavam partículas negativas (elétrons). Começava-se, então, a admitir oficialmente a divisibilidade do átomo e a reconhecer a natureza elétrica da matéria. o modelo atômico de Thomson explicava satisfatoriamente os seguintes fenômenos: eletrização por atrito, entendendo-se que o atrito separava cargas elétricas (parte das positivas em um corpo e igual parte das negativas em outro, como no caso do bastão atritado com tecido); corrente elétrica, vista como um fluxo de elétrons; formação de íons negativos ou positivos, conforme tivessem, respectivamente, excesso ou falta de elétrons; descargas elétricas em gases, quando os elétrons são arrancados de seus átomos Seu modelo ficou conhecido como MODELO PLANETÁRIO. Os resultados de seus experimentos indicam que a massa positiva do átomo se encontra em um núcleo pequeno e denso com os elétrons (carga negativa) girando ao redor, na eletrosfera. Falha no modelo de Rutherford Rutherford admitiu que os elétrons giravam ao redor do núcleo, mas seus estudos não comprovaram isso. O elétron (negativo), se não girasse, perderia energia gradativamente até ser atraído pelo núcleo (positivo), colidindo com esse núcleo e voltando ao modelo de Thomson (elétrons incrustados em uma massa positiva). Para isso, contou com a ajuda de um outro cientista, Niels Bohr. ! 15 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | M O D E LO S A T Ô M IC O S Modelo Atômico de Thomson 1897 Modelo Atômico de Rutherford 1911 Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Os elétrons giram ao redor do núcleo, porém descrevem órbitas circulares específicas e bem definidas. São as chamadas CAMADAS ou NÍVEIS DE ENERGIA. As 7 camadas de energia foram denominadas K, L, M, N, O, P e Q. A energia dos elétrons em cada camada é constante. A energia aumenta conforme as camadas vão se afastando do núcleo. Se um elétron absorver energia, pode saltar para uma camada mais externa Em 1911, Rutherford elaborou uma experiência em que bombardeou partículas alfa em uma fina placa de ouro provenientes de uma amostra do elemento polônio, que é radioativo. O que ocorreu no experimento foi o seguinte: A maior parte dessas partículas atravessa a lâmina Pouquíssimas eram repelidas ou desviadas. As partículas repelidas bateram de frente com o núcleo atômico do ouro. Já as que sofreram desvio, passaram muito perto do núcleo, pois a partícula alfa é de carga positiva, e o núcleo do ouro também. Concluiu-se, portanto, que o átomo é um grande vazio. E as partículas positivas do núcleo foram chamadas de prótons. 16 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | M O D E LO S A T Ô M IC O S Modelo atômico de Rutherford - Bohr 1913 Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Se o átomo for excitado com algum tipo de energia externa (luz, calor, etc.) os elétrons absorvem uma quantidade de energia fixa, denominado quantum e saltam para camadas mais externas. o átomo adquire o estado excitado. Ao retornar para sua camada de origem, quando cessa o recebimento de energia externa, o elétron libera exatamente a mesma quantidade de energia que absorveu na forma de fóton (luz e calor) Estudos posteriores mostraram que as órbitas eletrônicas de todos os átomos conhecidos se agrupam em sete camadas eletrônicas, denominadas K, L, M, N, O, P, Q. Em cada camada, os elétrons possuem uma quantidade fixa de energia; por esse motivo, as camadas são também denominadas estados estacionários ou níveis de energia. Além disso, cada camada comporta um número máximo de elétrons, conforme é mostrado no esquema a seguir: As energias liberadas nas transições eletrônicas estão na forma de ONDAS ELETROMAGNÉTICAS, com diferentes comprimentos. Estas ondas chegam até nossos olhos e estes as interpretam como cores, dentro do espectro visível. É por isso que o céu é azul, por exemplo (os gases nitrogênio e oxigênio, quando absorvem energia do sol, sofrem o processo de transição eletrônica de seus elétrons e liberam comprimentos de onda dentro da faixa de 400 – 470 nm, que nosso olho interpreta como a cor azul), as folhas das árvores são verdes pois os comprimentos de onda que são emitidos estão dentro da faixa de 500 – 530 nm. 17 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | M O D E LO S A T Ô M IC O S Transição Eletrônica Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com SOMMERFIELD: As órbitas dos elétrons são, na verdade, em sua maioria ELÍPTICAS e não circulares. As órbitas elípticas são inclusive mais estáveis que as circulares, pois há um equilíbrio entre as energias dos elétrons. SCHRÖDINGER: Seu modelo está baseado na constatação da dupla natureza do elétron. Como o elétron é uma partícula de massa desprezível e velocidade altíssima, adquire também movimento ondulatório. Neste caso o elétron é chamado de PARTÍCULA e ONDA ao mesmo tempo. HEISEMBERG: Seu modelo está baseado no Princípio da Incerteza: “É impossível se determinar exatamente a posição e a velocidade de um elétron girando na eletrosfera” 18 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | M O D E LO S A T Ô M IC O S Outros Modelos Atômicos Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Sabemos que o átomo é divisível e constituído por partes menores ainda: prótons, nêutrons e elétrons. Número atômico (Z): é o número de prótons presentes no núcleo do átomo. ATENÇÃO: o número atômico é a IDENTIDADE do átomo. O número atômico NÃO varia Ex: Todos os átomos que possuem 8 prótons no núcleo são chamados de OXIGÊNIO. Todos os átomos que possuem 9 prótons no núcleo são chamados de FLÚOR. Número de massa (A): é a soma do número de prótons e nêutrons do núcleo. A = Z + n O átomo é eletricamente neutro, ou seja, o número de prótons (+) do núcleo é igual ao número de elétrons (-) da eletrosfera. Partícula Massa relativa Carga elétrica relativaNúcleo Próton 1 1 Nêutron 1 0 Eletrosfera Elétron 1/1836 -1 Atomística 19 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | A T O M ÍS T IC A Atomística ? Por que o número de elétrons não contribui para a massa total do átomo? A massa do elétron é 1836 vezes menor que a do próton. Não significa que o elétron não tenha massa, mas ela é tão pequena que pode ser considerada desprezível. Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Um átomo, em seu estado normal, é eletricamente neutro, ou seja, o número de elétrons na eletrosfera é igual ao número de prótons do núcleo, e em consequência suas cargas se anulam. Um átomo pode, porém, ganhar ou perder elétrons da eletrosfera, sem sofrer alterações em seu núcleo, resultando daí partículas denominadas íons. Quando um átomo perde elétrons, ele se torna um íon positivo, também chamado cátion. Por exemplo: o átomo de sódio (Na) tem 11 prótons, 12 nêutrons e 11 elétrons. Ele pode perder 1 elétron, tornando-se um cátion sódio (Na+ ) com 11 prótons, 12 nêutrons e 10 elétrons; Quando um átomo ganha elétrons, ele se torna um íon negativo, também chamado ânion. Por exemplo: o átomo normal de flúor tem 9 prótons, 10 nêutrons e 9 elétrons. Ele pode ganhar 1 elétron e transformar-se em ânion cloreto (F-), que terá 9 prótons, 10 nêutrons e 10 elétrons. 20 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | A T O M ÍS T IC A Íons Semelhanças Atômicas Isoeletrônicos Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com A distribuição eletrônica é feita baseada no diagrama de energia dos elétrons e seus respectivos subníveis. Subníveis Energéticos São “níveis dentro dos níveis” Camada de Valência: É a camada mais afastada do núcleo do átomo. Maior número na frente do subnível. Subnível mais energético: É o subnível com maior energia, chamado também de subnível de diferenciação. Como a distribuição segue uma ordem de energia, é o último a ser escrito. Exceções Quando a distribuição terminar em: s² d 4 → s¹ d 5 s² d 9 → s² d 10 ! ÂNION Some os elétrons no número atômico do elemento Faça a distribuição com o total de elétrons CÁTION Faça a distribuição eletrônica para o átomo neutro Localize a camada de valência, os elétrons são retirados de lá Subnível S P D F Máximo número de elétrons 2 6 10 14 Camada Quantidade de elétrons Nível Subnível Preenchimento eletrônico K 2 1 s 1s2 L 8 2 s, p 2s2 , 2p6 M 18 3 s, p, d 3s2 , 3p6, 3d10 N 32 4 s, p, d, f 4s2 , 4p6, 4d10, 4f14 O 32 5 s, p, d, f 5s2 , 5p6, 5d10, 5f14 P 18 6 s, p, d 6s2 , 6p6, 6d10 Q 8 7 s, p 7s2 , 7p6 21 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | A T O M ÍS T IC A Distribuição Eletrônica Diagrama de Linus Pauling Distribuição Eletrônica de Íons Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com TRÍADES DE DOBEREINER (1829): Elementos em grupos de três, sendo a massa do segundo a média das outras massas. PARAFUSO TELÚRICO DE CHANCOURTOIS (1862): Elementos organizados em ordem crescente de massa atômica ao longo de um cilindro. LEI DAS OITAVAS DE NEWLANDS (1865): Colunas verticais com os elementos dispostos em ordem crescente de massa atômica, respeitando as notas musicais. MENDELEEV (1869): Elementos dispostos em ordem crescente de massa atômica em colunas. MOSELEY (1913): Elementos em ordem crescente de número atômico. A TABELA PERIÓDICA ESTÁ ORGANIZADA EM ORDEM CRESCENTE DE NÚMERO ATÔMICO (Z), que caracteriza melhor um elemento químico. São as linhas horizontais Indica o número de camadas eletrônicas É importante notar também que: No 6º período, a terceira ”casa” contém 15 elementos (do lantânio ao lutécio), que por comodidade estão indicados numa linha fora e abaixo da tabela; começando com o lantânio, esses elementos formam a chamada série dos lantanídios. Analogamente, no 7º período, a terceira “casa” também contém 15 elementos químicos (do actínio até o laurêncio), que estão indicados na segunda linha fora e abaixo da tabela; começando com o actínio, eles formam a série dos actinídios. A Origem da Tabela 22 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | T A B E LA P E R IÓ D IC A Tabela Periódica Períodos Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Outra separação importante, existente na Classificação Periódica, é a que divide os elementos em metais, não-metais (ou ametais) e gases nobres, como podemos ver a seguir Os metais são elementos sólidos (exceto o mercúrio), em geral duros, com brilho característico — denominado brilho metálico —, densos, de pontos de fusão e de ebulição altos, bons condutores de calor e de eletricidade, maleáveis (podem ser transformados em lâminas finas), dúcteis (podem ser transformados em fios finos) e que formam íons positivos (cátions). Os não-metais (ametais) têm propriedades completamente opostas. Os gases nobres, ou gases raros, têm comportamento químico específico. Como o próprio nome diz, são gasosos à temperatura ambiente e sua principal característica é a grande estabilidade, ou seja, pequena capacidade de reagir com outros elementos. Os semimetais estão em desuso, pois a IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada) não reconhece mais essa classificação desde 1986. Entretanto, em muitas Tabelas sete elementos ainda são classificados dessa forma, pois possuem características intermediárias às dos metais e às dos ametais. Nas Tabelas Periódicas em que essa classificação não é mais usada, os elementos Germânio (Ge), Antimônio (Sb) e o Polônio (Po) são considerados metais. E os elementos Boro (B), Silício (Si), Arsênio (As) e o Telúrio (Te) são não metais. São as linhas verticais Indicam as propriedades semelhantes dos elementos Os grupos da tabela são numerados de 1 a 18. Alguns grupos ou famílias possuem nomes especiais. É ainda importante considerar os seguintes aspectos: O hidrogênio (H-1), embora apareça na coluna 1A, não é um metal alcalino. Aliás, o hidrogênio é tão diferente de todos os demais elementos químicos que, em algumas classificações, prefere-se colocá-lo fora da Tabela Periódica. As colunas A são as mais importantes da tabela. Seus elementos são denominados elementos típicos, ou característicos, ou representativos da Classificação Periódica. Em cada coluna A, a semelhança de propriedades químicas entre os elementos é máxima. Os elementos das colunas 3 a 12 constituem os chamados elementos de transição. 23 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | T A B E LA P E R IÓ D IC A Grupos ou Famílias Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Os elementos químicos estão dispostos na tabela periódica de acordo com a configuração eletrônica da camada de valência, conforme o esquema abaixo: Os elementos mais eletronegativos da Tabela Periódica são, Flúor, Oxigênio e Nitrogênio. FON. Os gases nobres não possuem valores de eletronegatividade pois já estão estáveis, não necessitam atrair elétrons para suas eletrosferas (são inertes e dificilmente reagem). Esta propriedade é sem dúvidas a mais importante, visto que podemos relacionar as demais propriedades com a eletronegatividade. ELETROPOSITIVIDADE É a capacidade que um elemento possui de repelir elétrons. Tendência de perder elétrons transformando-se em um cátion. O elemento mais eletropositivo é o Frâncio (Fr). Podemos observar que as maiores eletropositividades pertencem aos metais, ou seja, os metaispossuem a maior capacidade de perder elétrons. Esta propriedade periódica explica a boa condutibilidade elétrica dos metais. Os gases nobres também não possuem valores de eletropositividade por serem estáveis e inertes. São as propriedades que variam periodicamente em relação ao número atômico ELETRONEGATIVIDADE É a capacidade que um elemento tem de atrair elétrons para perto de si. Tendência de ganhar elétrons transformando-se em um ânion. 24 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | T A B E LA P E R IÓ D IC A Propriedades Periódicas Configuração Eletrônica Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com RAIO ATÔMICO É o tamanho do átomo. Distância que vai do centro até a última camada. Nos GRUPOS o raio atômico aumenta de cima para baixo na Tabela Periódica pois aumenta o número de camadas. Nos PERÍODOS, devemos analisar a CARGA NUCLEAR e sua capacidade de atração sobre os elétrons da eletrosfera. Quanto maior o número atômico (maior o número de prótons no núcleo), menor o raio atômico, visto que maior será a atração do núcleo sobre os elétrons da eletrosfera. Por isso, nos períodos, o raio atômico aumenta da direita para a esquerda na tabela periódica RAIO IÔNICO O raio do cátion é sempre menor que o raio do átomo que lhe deu origem. O raio do ânion é sempre maior que o raio do átomo que lhe deu origem Para íons isoeletrônicos, quanto maior o Z, menor será o raio. ENERGIA DE IONIZAÇÃO OU POTENCIAL DE IONIZAÇÃO É a energia necessária para remover um elétron de um átomo neutro e no estado gasoso, originando assim um cátion. Quanto mais difícil for remover um elétron de um átomo neutro, maior será a Energia de Ionização. Relacionando com a Eletronegatividade: elementos bastante eletronegativos têm a tendência de atração de elétrons, logo, para remover um será necessário grande quantidade de energia, elevando seu Potencial de Ionização. Os gases nobres devido à sua alta estabilidade têm as maiores energias de ionização (NÃO TENTE REMOVER UM ELÉTRON DE UM GÁS NOBRE, NÃO TERÁS FORÇA PARA ISSO!!) Quanto maior o raio atômico, mais afastado o elétron na última camada, portanto, menor a atração deste com o núcleo. Logo, menos energia é necessária para removê-lo. A 1ª energia de ionização é menor que a 2ª , que é menor que a 3ª e assim por diante, pois para cada elétron removido, o raio atômico acaba diminuindo, aumentando a força de atração núcleo- eletrosfera, exigindo maiores energias para removê-los. 25 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | T A B E LA P E R IÓ D IC A Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com AFINIDADE ELETRÔNICA OU ELETROAFINIDADE É a energia liberada por um átomo no estado gasoso ao receber um elétron, originando assim um ânion. Podemos associar a Eletroafinidade por “gostar de elétrons” e “alegria ao receber um elétron”. Relacionando com Eletronegatividade: Elementos bastante eletronegativos “gostam” de elétrons e por isso liberam bastante energia ao receberem um. Observe que os gases nobres não se incluem nesta propriedade visto que já são estáveis e com a camada de valência completa, não necessitam de mais elétrons. DENSIDADE É a relação entre a massa e o volume ocupado. O elemento mais denso da Tabela Periódica é o ósmio (d = 22,4 g/cm³) São considerados metais pesados os elementos da Tabela Periódica que possuam densidade maior ou igual a 5 g/cm³. Por exemplo: Hg (d = 13,6 g/cm³, Ir (d = 22,3 g/cm³) VOLUME ATÔMICO É o volume ocupado pelo valor de massa atômica do elemento expressa em gramas no estado sólido. Os maiores volumes estão situados nas laterais da Tabela. 26 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | T A B E LA P E R IÓ D IC A Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Indica quantas ligações um átomo precisa fazer para alcançar a estabilidade (configuração eletrônica de gás nobre). Vamos realizar a distribuição eletrônica de um elemento de cada família dos elementos representativos, a fim de determinarmos a valência de cada um. 27 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | L IG A Ç Õ E S Q U ÍM IC A S Ligações Químicas Valência ? Por que os elementos químicos se ligam? Para adquirir a estabilidade e formar as moléculas que formarão toda a matéria. Esta estabilidade é adquirida quando o átomo adquire configuração eletrônica de gás nobre, ou seja, 8 elétrons na última camada (Teoria do Octeto). ? Onde as ligações químicas ocorrem? Na camada mais externa do átomo, também chamada de camada de valência. Os elétrons desta camada são doados, recebidos ou compartilhados, com o objetivo de adquirir a configuração eletrônica de um gás nobre. Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Não formam moléculas, mas sim RETÍCULOS CRISTALINOS Altos pontos de fusão e ebulição, devido à força de atração entre os íons. Ex: PF NaCl: 801ºC. Por isso são sólidos à temperatura ambiente Bons condutores de corrente elétrica quando fundidos ou dissolvidos em água, pois os íons são separados pelo processo de solvatação. São solúveis em água, visto que são compostos bem polarizados (cargas + ou - ). Ocorre entre: METAL + AMETAL ou METAL + HIDROGÊNIO Elementos com diferença de eletronegatividade. TRANSFERÊNCIA DEFINITIVA de elétrons Força eletrostática (atração de cargas opostas) É só determinar a família em que o elemento se encontra e sua valência. 28 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | L IG A Ç Õ E S Q U ÍM IC A S Características Ligação Iônica Determinação da Fórmula de um Composto Iônico Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Ocorre entre AMETAL + AMETAL, AMETAL + HIDROGÊNIO ou HIDROGÊNIO + HIDROGÊNIO Elementos com baixa diferença de eletronegatividade. COMPARTILHAMENTO de elétrons. Força ELETROMAGNÉTICA que mantém os átomos unidos. LIGAÇÃO COVALENTE APOLAR Ocorre entre átomos iguais, sem diferença de eletronegatividade. O par de elétrons é atraído igualmente, pois os átomos possuem a mesma eletronegatividade, não formando pólos (positivo e negativo). LIGAÇÃO COVALENTE POLAR Ocorre entre átomos diferentes. Neste caso, há diferença de eletronegatividade entre os átomos, sendo o par de elétrons não compartilhado igualmente. Neste caso, há a formação de pólos (positivo e negativo), por isso a ligação é dita POLAR. LIGAÇÃO COVALENTE DATIVA OU COORDENADA “Empréstimo” de par de elétrons, do elemento central QUE JÁ SE ENCONTRA COM O OCTETO COMPLETO, para o átomo da periferia. Nunca vem sozinho em uma molécula (são feitas antes ligações covalentes normais) Ocorrem nos elementos do segundo período em diante, principalmente nas moléculas que apresentam o berílio e o boro, além também de alguns óxidos de nitrogênio. Esse caso ocorre em elementos do terceiro período em diante, pois, visto que são mais de oito elétrons que terão que se comportar na camada de valência, o átomo precisa ser relativamente grande. É por isso que os elementos do segundo período nunca se expandem. Os elementos principais nos quais essa expansão do octeto ocorre são o fósforo (P) e o enxofre (S): 29 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | L IG A Ç Õ E S Q U ÍM IC A S Ligação Covalente Exceções à Regra do Octeto Expansão da Camada de Valência Licenciado para - M ariaM usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com No primeiro caso, o fósforo ficou estável com 10 elétrons em sua camada de valência; já no segundo exemplo, o enxofre ficou com 12 elétrons. Isso pode ocorrer também em compostos de gases nobres formados em laboratório, como o XeF2, o XeF4 e o XeF6. Concluindo, podemos dizer que, segundo essa teoria, o metal seria um aglomerado de átomos neutros e cátions, mergulhados em uma nuvem (ou “mar”) de elétrons livres (costuma-se também dizer que esses elétrons estão deslocalizados). Assim, a “nuvem” de elétrons funcionaria como uma ligação metálica, mantendo os átomos unidos. Os metais são bons condutores térmicos e elétricos devido aos elétrons livres, que permitem o trânsito rápido de calor e eletricidade. Seus elevados pontos de fusão e ebulição, bem como sua resistência à tração são consequências da grande força da ligação metálica, porque os átomos ficam unidos com muita intensidade. Assim, para desfazer esse tipo de ligação é necessário fornecer muita energia ao sistema. A densidade elevada e o fato da maioria dos metais serem sólidos em temperatura e pressões ambientes é consequência das estruturas compactas e cristalinas. E a maleabilidade (lâminas) e a ductibilidade (fios) vêm do fato de que os átomos dos metais podem “escorregar” uns sobre os outros. LIGAS METÁLICAS: Os metais puros geralmente não apresentam todas as características necessárias para serem aplicados na fabricação de produtos utilizados na sociedade. Por isso, surgiram as ligas metálicas, que são misturas de dois ou mais metais ou de um metal com outra substância simples por meio de aquecimento. Esses componentes se fundem em temperatura elevada e depois esfriam, solidificando-se. Exemplos: Aço (Fe + C), Bronze (Cu + Sn), Latão (Cu + Zn), Amálgama Dental (Hg + Ag). Uma das principais características dos metais é a condução fácil da eletricidade. A consideração de que a corrente elétrica é um fluxo de elétrons levou à criação da chamada teoria da nuvem eletrônica (ou teoria do mar de elétrons), que passamos a explicar. Em geral, os átomos dos metais têm apenas 1, 2 ou 3 elétrons na última camada eletrônica; essa camada está normalmente afastada do núcleo, que, consequentemente, atrai pouco aqueles elétrons. Como resultado, os elétrons escapam facilmente do átomo e transitam livremente pelo reticulado. Desse modo, os átomos que perdem elétrons transformam-se em cátions, os quais podem, logo depois, receber elétrons e voltar à forma de átomo neutro, e assim sucessivamente. 30 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | L IG A Ç Õ E S Q U ÍM IC A S Ligação Metálica Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com 5 átomos Tetraédrica: sem pares de elétrons sobrando no átomo central Quadrado Planar: com 2 pares de elétrons sobrando no átomo central CH4, SF4, XeF4 6 átomos Bipirâmide Trigonal PCl5 7 átomos Octaédrica XeF6 Determinamos a Geometria Molecular a partir do número de átomos na molécula: 2 átomos Linear HBr, O2 3 átomos Linear: sem pares de elétrons sobrando no átomo central Angular: 1 ou 2 pares de elétrons sobrando no átomo central CO2, H2O 4 átomos Trigonal Plana: sem pares de elétrons sobrando no átomo central Piramidal: 1 par de elétron sobrando no átomo central SO3, NH3 31 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | G E O M E T R IA E P O LA R ID A D E Geometria e Polaridade Geometria Molecular Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Verificamos se um composto se solubiliza/dissolve em outro observando a sua polaridade. Lembrando que “Semelhante dissolve semelhante”. Portanto, polar dissolve polar e apolar dissolve apolar! Determinamos a polaridade de uma molécula analisando o número de nuvens eletrônicas e a quantidade de átomos iguais presentes na molécula. Consideramos nuvens eletrônicas: 1 ligação simples 1 ligação dupla 1 ligação tripla 1 ligação dativa 1 par de elétrons disponível NO ÁTOMO CENTRAL 32 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | G E O M E T R IA E P O LA R ID A D E Polaridade vs Solubilidade Polaridade Molecular Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com É a interação mais forte, visto que a interação ocorre com cargas reais. Está presente nos compostos iônicos. Os pontos de fusão e ebulição são altos, pois para separar estes compostos é necessária muita energia. Por este mesmo motivo, os compostos são sólidos à temperatura ambiente. Esta interação surge da atração entre um íon (positivo ou negativo) com uma molécula polar. Lembre-se: As moléculas polares possuem carga parcial, pois os elétrons da ligação estão sendo compartilhados e não doados ou recebidos. 33 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | I N T E R A Ç Õ E S I N T E R M O L. Interações intermoleculares Íon-Íon (carga real-carga real) Íon-Dipolo (carga real-carga parcial) Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Também chamada de Dipolo Permanente. Esta interação ocorre com moléculas polares, mas que não fazem ligação de hidrogênio. Por este motivo, se torna menos intensa que as interações anteriores, pois a carga parcial presente nas moléculas não é tão intensa. Esta interação ocorre com moléculas fortemente polarizadas, que possuem o átomo de hidrogênio ligado diretamente a um dos três elementos mais eletronegativos da Tabela Periódica: F, O, N. É chamada também Ponte de Hidrogênio. Lembre-se: Eletronegatividade é a tendência que o átomo possui em atrair elétrons para perto de si. Esquematizamos moléculas de água no estado líquido, na qual as ligações de hidrogênio estão indicadas por linhas pontilhadas. Esta interação, por ser bastante forte, faz com que os compostos tenham pontos de fusão e ebulição geralmente altos devido à coesão entre as moléculas. Por exemplo, PF da H2O = 100°C Enquanto a água líquida tem suas moléculas dispostas tridimensionalmente, mas de uma forma mais ou menos desorganizada, o gelo tem as suas moléculas arrumadas numa grade cristalina espacial, organizada e mais espaçada do que a água líquida. Disso resulta o fato de o gelo ser menos denso do que a água líquida (de fato, o gelo flutua na água, como podemos ver num copo com água e pedras de gelo). Também chamada de Forças de Van Der Walls ou Dispersões de London. Esta é a interação intermolecular mais fraca, pois ocorre entre moléculas APOLARES. É importante perceber que as moléculas apolares não possuem pólos, logo, a força de atração entre elas é mínima ou inexistente. Por esse motivo, apresentam baixos pontos de fusão e ebulição e geralmente são gases à temperatura ambiente. Exemplo: Gelo seco Ordem de Intensidade das Interações Intermoleculares Íon-Íon > Íon-Dipolo > Ligação de Hidrogênio > Dipolo Permanente > Dipolo Induzido ! 34 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | I N T E R A Ç Õ E S I N T E R M O L. Ligação de Hidrogênio (carga parcial-carga parcial) Dipolo-Dipolo (carga parcial-carga parcial) Dipolo Induzido (carga parcial-carga parcial) Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Quanto à presença de oxigênio HIDRÁCIDO: sem oxigênio na fórmula. Ex: HBr, H2S, HI. OXIÁCIDO: com oxigênio na fórmula. Ex: H2SO4, HClO4, H3PO3. Quanto ao número de hidrogênios ionizáveis. (ATENÇÃO: H ionizável são todosao H ligados diretamente ao oxigênio nas ligações dos ácidos). MONOÁCIDO: 1 H ionizável. Ex: HBr, HClO. DIÁCIDO: 2 H ionizáveis. Ex: H2S, H2SO4. TRIÁCIDO: 3 H ionizáveis. Ex: H3PO4. EXCEÇÃO: H3PO3 é diácido e H3PO2 é monoácido. Observe as ligações destes ácidos. São substâncias que apresentam ‘H’ na frente da fórmula. Exceção: H2O Na prática, pelo sabor azedo. Ex: suco de limão, vinagre... Formam soluções aquosas condutoras de eletricidade (sofrem ionização) Mudam a cor de certas substâncias. Exemplos HCl → H+ + Cl- H2SO4 → 2H+ + SO4 -2 H3PO4 → 3H+ + PO4 -3 35 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | F U N Ç Õ E S I N O R G Â N IC A S Funções Inorgânicas Ácidos Segundo Arrhenius, ácidos são compostos que em solução aquosa se ionizam, produzindo como íon positivo apenas cátion hidrogênio (H+). Classificação dos Ácidos Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com São substâncias que apresentam OH- no final da fórmula; Na prática, apresentam sabor adstringente; Formam soluções aquosas condutoras de eletricidade; Fazem voltar a cor primitiva dos indicadores, caso essa cor tenha sido alterada por um ácido (essa característica das bases dá sentido ao nome indicadores ácido-base). Exemplos NaOH → Na+ + OH- Ca(OH)2 → Ca+2 + 2 OH- Al(OH)3 → Al+3 + 3 OH- De modo geral, as bases são formadas por um metal, que constitui o radical positivo, ligado invariavelmente ao OH- . A única base não-metálica importante é o hidróxido de amônio (NH4OH). Quanto à força Hidrácidos Fortes: HCl, HBr e HI Moderado: HF Fracos: Todos os demais (H2S, HCN...) Oxiácidos: Subtraia o número de oxigênios (y) pelo número de hidrogênios (x) Fortes (y-x = 2 ou 3): H2SO4, HClO4 Moderado (y-x = 1): H3PO4 Fracos (y-x =0): HClO, H3PO3 Exceção! H2CO3 (ácido carbônico), é um ácido fraco e instável, que se decompõe em H2O e CO2. ! Hidrácidos: Ácido + nome do ânion + ídrico HCl - ácido clorídrico H2S – ácido sulfídrico HF – ácido fluorídrico HCN – ácido cianídrico HBr – ácido bromídrico HI – ácido iodídrico Oxiácidos +1 “O”: Per_____Ico -1 “O”: _____Oso -2 “O”: Hipo_____Oso Exemplos H2SO4 – ácido sulfúrico HClO – ácido hipocloroso HNO2 – ácido nitroso H3PO4 – ácido fosfórico H2SO3 – ácido sulfuroso HClO3 – ácido clórico HClO4 – ácido perclórico H3PO3 – ácido fosforoso HNO3 – ácido nítrico. Exceção! H2CO3 – Ácido Carbônico H3BO3 – Ácido Bórico ! 36 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | F U N Ç Õ E S I N O R G Â N IC A S Bases Nomenclatura de Ácidos Segundo Arrhenius, bases ou hidróxidos são compostos que, por dissociação iônica, liberam, como íon negativo, apenas o ânion hidróxido (OH- ), também chamado de oxidrila ou hidroxila. Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Sais são compostos formados juntamente com a água na reação de um ácido com uma base de Arrhenius. A reação entre um ácido e uma base de Arrhenius — chamada de reação de neutralização ou de salificação — forma um sal, além da água: Quanto à presença de hidroxila MONOBASE: apresenta 1 OH. Ex: NaOH, KOH. DIBASE: apresenta 2 OH. Ex: Ca(OH)2, Mg(OH)2. TRIBASE: apresenta 3 OH. Ex: Al(OH)3 Quanto à força e solubilidade FORTES E SOLÚVEIS: Bases cujo metal é da família 1A ou 2A. Ex: KOH, Ca(OH)2. FRACAS E INSOLÚVEIS: todas as demais. Ex: Fe(OH)2, Zn(OH)2, NH4OH Hidróxido de + nome do elemento + NOX do elemento Exemplos NaOH: Hidróxido de sódio Ca(OH)2: Hidróxido de cálcio Al(OH)3: Hidróxico de alumínio Fe(OH)2: Hidróxico de Ferro (II) CuOH: Hidróxico de Cobre (I) NH4OH: Hidróxico de Amônio Atenção! O Mg(OH)2 é uma exceção. É UMA BASE FRACA E INSOLÚVEL!! ! TOTAL: nº H+ = nº OH- H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O 2 HBr + Ca(OH)2 → CaBr2 + 2 H2O PARCIAL: nº H+ ≠ nº OH- (proporção 1:1 ácido/base) 1 H2SO4 + 1 NaOH → NaHSO4 + H2O 1 HBr + 1 Ca(OH)2 → CaOHBr + H2O 37 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | F U N Ç Õ E S I N O R G Â N IC A S Sais Nomenclatura de Bases Classificações Reações de Neutralização Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com Sal de Reação Neutra Ácido FORTE + Base FORTE H2SO4 + Ca(OH)2 → Ácido FRACO + Base FRACA H2CO3 + Mg(OH)2 → Sal de Reação Ácida Ácido FORTE + Base FRACA H2SO4 + Mg(OH)2 → Sal de Reação Básica Ácido FRACO + Base FORTE H2CO3 + Ca(OH)2 → Sais Haloides: Sem a presença de oxigênio na molécula. Nome do Ânion + ETO + Nome do Metal NaCl: cloreto de sódio KBr: brometo de potássio AgI: iodeto de potássio CaS: sulfeto de cálcio Oxissais: Com a presença de oxig~enio na fórmula +1 “O”: Per_____Ato -1 “O”: _____Ito -2 “O”: Hipo_____Ito Exemplos Na2SO4: Sulfato de sódio K3PO3: Fosfito de potássio CuSO4: Sulfato de cobre BaSO3: Sulfato de bário Quando o sal se hidrolisa, ele regenera o ácido e a base que o formou. É a reação inversa à Neutralização. Dependendo dos íons formados, pode originar soluções ácidas, básicas ou alcalinas e neutras. SAL + ÁGUA → regenera a BASE e O ÁCIDO O CÁTION (espécie positiva) sempre pertencerá a base. Ex: NaOH, o cátion é o Na+ O ÂNION (espécie negativa) sempre pertencerá ao ácido. Ex: HBr, o ânion é o Br- 38 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | F U N Ç Õ E S I N O R G Â N IC A S Classificação dos Sais Nomenclatura de Sais Ácido Ídrico Oso Ico ! Sal Eto Ito Ato Hidrólise do Sal Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com CaCO3 O Carbonato de cálcio origina do ácido carbônico H2CO3 (ácido fraco) e da base hidróxido de cálcio Ca(OH)2 (base forte), fazendo com que sua solução em água seja básica ou alcalina. MgSO4 O Sulfato de magnésio se origina do ácido sulfúrico H2SO4 (ácido forte) e da base hidróxido de magnésio Mg(OH)2 (base fraca), fazendo com que sua solução em água seja ácida. NaNO3 O Nitrato de sódio se origina do ácido nítrico HNO3 (ácido forte) e da base hidróxido de sódio NaOH (base fraca), fazendo com que sua solução em água seja neutra (pH=7) NH4CN O cianeto de amônia se origina do ácido cianídrico HCN (ácido fraco) e da base hidróxido de amônio NH4OH (base fraca), fazendo com que sua solução em água seja neutra (pH=7) São compostos binários (formados apenas por dois elementos) em que o elemento mais eletronegativo é o oxigênio. Exemplo: H2O, Na2O, Al2O3, CO2, SO2 É feita de acordo com o tipo de ligação química que ocorre entre o oxigênio e o outro elemento que compõe o óxido. ÓXIDOS IÔNICOS Possuem ligação iônica pois o oxigênio está ligado a metal. ÓXIDO + NOME DO METAL K2O: óxido de potássio CaO: óxido de cálcio FeO: óxido de ferro II / óxido ferroso Fe2O3: óxido de ferro III / óxido férrico Na2O: óxido de sódio Al2O3: óxido de alumínio. Cuidado! OF2 e O2F2 apesar de serem compostos binários e possuírem oxigênio não são óxidos, pois o elemento mais eletronegativo neste caso é o Flúor. Estes compostos são chamados de fluoretos. ! Observação! Usa-se a terminação OSO para a menor valência do ferro (+ 2) e a terminação ICO para sua maior valência (+ 3) ! 39 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | F U N Ç Õ E S I N O R G Â N IC A S Exemplos Nomenclatura dos Óxidos Óxidos Licenciadopara - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com ÓXIDOS MOLECULARES ou COVALENTES Possuem ligação covalente pois o oxigênio está ligado a um ametal ÓXIDO + NOME DO METAL Utiliza-se os prefixos mono, di, tri... antes da palavra óxido + prefixo do n° de átomos do ametal + nome do elemento ligado ao oxigênio. CO: monóxido de carbono CO2: dióxido de carbono N2O3: trióxido de dinitrogênio SO3: trióxido de enxofre H2O: monóxido de hidrogênio. São óxidos ácidos os compostos que possuem o oxigênio ligados aos ametais da Tabela Periódica. Exemplos: CO2 SO2 SO3 N2O3 P2O5 Em reação com água geram ácidos CO2 + H2O → H2CO3 SO3 + H2O → H2SO4 Em reação com bases, geram SAL e ÁGUA. SO3 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O ÓXIDOS BÁSICOS São óxidos básicos os compostos que possuem o oxigênio ligados a metais alcalinos (Grupo 1), alcalinos terrosos (Grupo 2). Exemplos: Na2O CaO MgO K2O Em reação com água geram bases: Na2O + H2O → 2 NaOH CaO + H2O → Ca(OH)2 Em reação com ácidos, geram SAL e ÁGUA MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O CaO + H2CO3 → CaCO3 + H2O 40 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | F U N Ç Õ E S I N O R G Â N IC A S Classificação dos Óxidos Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com É por meio desse tipo de reação que ocorre o fenômeno da chuva ácida, responsável pelo desaparecimento da cobertura vegetal, pela corrosão de metais e outros materiais, como os que são usados em monumentos e obras de arte. 41 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | F U N Ç Õ E S I N O R G Â N IC A S Chuva Ácida Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com ÓXIDOS ANFÓTEROS São óxidos ácidos que apresentam comportamento químico intermediário entre óxido ácido e óxido básico. (Estão localizados mais ao centro da Tabela) ZnO Al2O3 MnO2 PbO ÓXIDOS NEUTROS São óxidos que possuem baixa reatividade: CO, NO, N2O, H2O CO e NO são poluentes do ar atmosférico; N2O é conhecido como gás hilariante. Após o estado de euforia, a inalação do gás provoca náuseas, falta de coordenação motora e desorientação; H2O: lembre-se de uma situação cotidiana importante: a maioria dos remédios tem indicação de serem tomados com água, pois ela não interfere no princípio ativo do medicamento. ÓXIDOS DUPLOS, MISTOS OU SALINOS São óxidos constituídos pela união de dois outros óxidos formados pelo mesmo elemento com diferentes NOX (cargas). Podemos identificar os óxidos duplos pois eles possuem atomicidades altas: Fe3O4, Pb3O4 FeO + Fe2O3 → Fe3O4 (magnetita) PbO + Pb2O3 → Pb2O4 (zarcão, usado em pinturas metálicas) PERÓXIDOS São óxidos que apresentam o ânion 𝑂2 −2 ligado a metal alcalino (grupo 1), alcalino terroso (grupo 2) e ao hidrogênio. O número de Oxidação nesses compostos é -1. O peróxido de hidrogênio (água oxigenada) é o único peróxido covalente/molecular. Os demais são iônicos. H2O2 CaO2 Na2O2 MgO2 42 Q U ÍM IC A | L IV R O 1 | F U N Ç Õ E S I N O R G Â N IC A S Licenciado para - M aria M usquine F erreira - 19498970793 - P rotegido por E duzz.com