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Silvania Maria Netto Universidade Bandeirante de São Paulo Conceitos decorrentes da Teoria Atômica Molecular ESTRUTURA GERAL da MATÉRIA Chemistry: The.

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2 Silvania Maria Netto Universidade Bandeirante de São Paulo Conceitos decorrentes da Teoria Atômica Molecular ESTRUTURA GERAL da MATÉRIA Chemistry: The Science in Context Thomas R. Gilbert, Rein V. Kirss and Geoffrey Davies, 2004 W W Norton & Co Inc ISBN

3 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO Alfabeto – Símbolo dos Elementos Químicos H Mg Sc Zr Ta Unh Nd NpRe Palavras – Fórmulas químicas dos compostos H 2 O HNO 3 NaCl C 12 H 22 O 11 NH 4 ClO 4 Sentenças – Equações químicas 2 Na (s) + Cl 2 (g) -----> 2 NaCl (s) + energia Parágrafos – Mecanismos das reações Uso da linguagem expressa idéias - Definições, conceitos e etc. Domine o Idioma e… Você Dominará o Assunto! A importância da linguagem química: REVISANDO CONCEITOS

4 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO REVISANDO CONCEITOS Na Antigüidade as pessoas procuravam organizar o mundo ao seu redor em elementos fundamentais, como terra, ar, fogo e água; Hoje nós sabemos que há algo mais fundamental que terra, água, ar e fogo... átomo O átomo!!! O modelo atômico moderno mostra que os elétrons estão em constante movimento em torno do núcleo; os prótons e os nêutrons vibram dentro do núcleo e os quarks vibram dentro dos prótons e nêutrons.

5 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO A identidade dos átomos A notação química para a representação de um átomo é: EXEX KLMNOPQKLMNOPQ Z Massa atômica: média das massas atômicas dos isótopos do elemento ou ( )= número de massa do isótopo mais estável Número de elétrons nas camadas Número atômico: indica a quantidade de prótons ou elétrons contidos em um átomo Símbolo do elemento A M.A. Número de massa: indica a quantidade de prótons e nêutrons contidos em um átomo Observações: Em qualquer átomo o número de prótons (carga positiva +1) é igual ao número de elétrons (carga negativa –1), fazendo com que o átomo seja um sistema eletricamente neutro; O número de nêutrons de um átomo não é necessariamente igual ao de prótons, pode ser igual, maior ou eventualmente menor; O único átomo que não apresenta nêutrons é o do hidrogênio (Z=1 e A=1).

6 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO A identidade dos átomos A Z X A = n + Z Z = p = e Se a notação para átomo é, então: 1 1 H A =1  1 = n + 1  1 – 1 = n  n = 0 Z = 1, logo n p =1 e n e =1 1 1 H apresenta 1 próton e 1 elétron e nenhum nêutron.

7 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO A identidade dos átomos 12 6 C A =12  12 = n + 6  12 – 6 = n  n = 6 Z = 6, logo n p =6 e n e =6 apresenta 6 próton, 6 nêutrons e 6 elétrons C U A =238  238 = n + 92  n = 146 Z = 92, logo n p =92 e n e =92 apresenta 92 próton, 146 nêutrons e 92 elétrons C

8 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO A identidade dos átomos núcleo a.Qual a quantidade de partículas existentes no núcleo deste átomo? Dado o átomo de cobalto Co, pergunta-se: total c.Qual a quantidade total de partículas existentes neste átomo? eletrosfera b.Qual a quantidade de partículas existentes em sua eletrosfera?

9 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO A identidade dos íons A Z X A = n + Z Z = p  e n+ A Z X A = n + Z Z = p  e n- ou perdeu elétrons n p > n e  perdeu elétrons ganhou elétrons n e > n p  ganhou elétrons CÁTION ÂNION

10 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO A identidade dos íons 11 Na 17 Cl

11 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO A identidade dos íons A transferência de elétrons dará origem a novos compostos. Na + + Cl -  NaCl

12 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO A identidade dos íons núcleo a.Qual a quantidade de partículas existentes no núcleo deste átomo? Dado o íon de cobalto Co 3+, pergunta-se: total c.Qual a quantidade total de partículas existentes neste íon? eletrosfera b.Qual a quantidade de partículas existentes em sua eletrosfera?

13 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO Massa Atômica e Molecular Unidade de massa atômica (u) - Utiliza-se como padrão o isótopo 12 do átomo de carbono. A esse átomo foi atribuída arbitrariamente a massa 12, então desse átomo separou-se uma “fatia” correspondente a um doze avos (1/12 de 12 é igual a 1), que é usada como unidade internacional para a medida de massas atômicas e moleculares. Atualmente, pode-se determinar, experimentalmente, que uma unidade de massa atômica (u) corresponde a, aproximadamente, 1,66 x 10 –24 g.

14 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO Massa Atômica e Molecular MA uMassa Atômica (MA): é a massa do átomo medida em unidades de massa atômica, expressa em u. Ela indica quantas vezes o átomo considerado é mais pesado que 1/12 do átomo de 12 C; MM uMassa Molecular (MM): corresponde a somatória das massas atômicas dos átomos que compõem a molécula ou o composto iônico, expressa em u. Molécula de H 2 O - (água) (Dados: H = 1u; O = 16u) 22 MM H O = 2 MA H + MA O = 2(1) + 16 = = 18 u 2

15 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO Massa Atômica e Molecular a. Cloreto de ferro II (FeCl 2 ) 127u 127 g/mol 91,5u147,5 g/mol147,5u c.Sulfato de cálcio pentahidratado (CaSO 4. 5 H 2 O) b.Fosfato de cálcio [Ca 3 (PO 4 ) 2 ] 226u 196 g/mol 12240u136 g/mol136u 310u 215 g/mol 246u310 g/mol215u massas moleculares 3. Calcular as massas moleculares das seguintes substâncias abaixo: (Dados: H=1u; O=16u; P=31u; S=32u; Cl=35,5u; Ca=40u; Fe=56u)

16 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO Massa Atômica e Molecular massas molares 4.Calcular as massas molares das seguintes substâncias abaixo: (Dados: H=1u; O=16u; P=31u; S=32u; Cl=35,5u; Ca=40u; Fe=56u) a. Cloreto de ferro II (FeCl 2 ) 127 g/mol 127u 91,5u147,5 g/mol147,5u c.Sulfato de cálcio pentahidratado (CaSO 4. 5 H 2 O) b.Fosfato de cálcio [Ca 3 (PO 4 ) 2 ] 226 g/mol 226u 12240u136 g/mol136u 310 g/mol 215 g/mol 246u310u215u

17 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO Um mol é igual a 6,02x10 23 itens, da mesma forma que uma dúzia é igual a 12 itens. 1 mol de ovos = 6,02x10 23 ovos 1 dúzia de ovos = 12 ovos 1 mol de moléculas = 6,02x10 23 moléculas 1 dúzia de moléculas = 12 moléculas 1 mol de alunos = 6,02x10 23 alunos 1 dúzia de alunos = 12 alunos O número 6,02x10 23 é conhecido cientificamente por Número de Avogadro. mol Número de Avogadro permite aos químicos converter as microscópicas unidades dos átomos e moléculas em uma unidade macroscópica, o mol Massa Atômica e Molecular

18 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO MASSA (g) composto MASSA (g) elemento Multiplicar ou dividir pela massa molar do composto Multiplicar ou dividir pela massa molar do elemento MOL composto MOL do elemento no composto Fórmula Química ÁTOMOS do elemento no composto MOLÉCULAS do composto Multiplicar ou dividir pelo número de Avogadro (molécula/mol) Multiplicar ou dividir pelo número de Avogadro (átomo/mol) CONVERSÕES Fórmula Química Massa Atômica e Molecular

19 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO Massa Atômica e Molecular

20 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO 18 g de H 2 O 2 g de H e 16 g de O Massa Molar da água 18 g/mol Massas Molares H = 1 g/mol O = 2 g/mol 1 mol de H 2 O 2 mol de H 1 mol de O H2OH2OH2OH2O 1,204x10 24 átomos H 6,02x10 23 átomos O 6,02x10 23 moléculas de H 2 O 6,02x10 23 moléculas/mol Exemplo: 6,02x10 23 átomos/mol Massa Atômica e Molecular

21 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO É possível, ainda, utilizar o número de Avogadro para determinar a massa de uma única molécula de água: Massa Atômica e Molecular

22 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO 5.Quantas moléculas de dióxido de carbono (CO 2 ) existem em 0,5 mol de CO 2 ? Massa Atômica e Molecular Se 1 mol de CO 2 corresponde a 6x10 23 moléculas de CO 2 0,5 mol mol de CO 2 corresponderá a 3x10 23 moléculas de CO 2 3x10 23 moléculas 1 molécula 6x10 23 moléculas 0,5 molécula nenhuma Resolução

23 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO 6.Quantos átomos de hidrogênio existem em 5,0 g de NH 3 ? (Dados: H = 1u; N = 14u) Massa Atômica e Molecular Se 1 mol de NH 3 corresponde a 17g e contém 3(6x10 23 ) átomos de H 5,0g de NH 3 apresentará 5,3x10 23 átomos de H 5,3x10 23 átomos de H 1,8x10 23 átomos de H 6,0x10 23 átomos de H 15 átomos de H 3 átomos de H Resolução

24 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO 7.Qual a massa correspondente a um único átomo de alumínio (Al)? (Dados: Al = 27u) Massa Atômica e Molecular 4,5x g 27 g/mol 27 kg 27g 27u Se 1 mol de Al apresenta 27g e corresponde a 6x10 23 átomos de Al 1 único átomo de Al apresentará 4,5x g Existiria alguma balança que indicasse isso?? Resolução

25 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO 8.Qual é a massa de 4,2x10 15 moléculas de cloreto de sódio (NaCl)? (Dados: Na = 23u; Cl = 35,5u) Massa Atômica e Molecular 4,1x10 -7 g 58,5 g/mol 58,5 g 7x10 -9 g 58,5 u Se 1 mol de NaCl apresenta 58,5 g e corresponde a 6x10 23 moléculas de NaCl 4,2x10 15 moléculas de NaCl corresponderão a 4,1x10 -7 g Resolução

26 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO É necessário, sempre, a compreensão da linguagem química e sua simbologia para um adequado entendimento dos conceitos abordados; átomoeletricamente neutroTodo átomo é eletricamente neutro porque a quantidade de prótons será sempre igual à de elétrons; íoneletricamente carregadodesequilíbrio elétricoTodo íon é eletricamente carregado, pois haverá um desequilíbrio elétrico; n p > n e íonpositivocátionn p > n e – o íon será positivo e receberá o nome de cátion n e > n p íonnegativoânionn e > n p - o íon será negativo e receberá o nome de ânion átomomassa atômica fixauTodo átomo apresentará massa atômica fixa e será expressa em u; compostomassa molecular fixa uTodo composto apresentará uma massa molecular fixa, correspondente a somatória das massas atômicas dos átomos que a compõe, e será expressa em u; CONCLUSÕES

27 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO molNúmero de Avogadro (6,02x10 23 ) permite aos químicos converter as microscópicas unidades dos átomos e moléculas em uma unidade macroscópica, o mol; 1 molécula de água 1 mol de moléculas de água 18 mL = 18 g MolMol é uma unidade muito prática porque o químico, freqüentemente, trabalha com quantidades macroscópicas de substâncias; molO mol é útil a químicos como dúzia é ao padeiro, alqueire ao fazendeiro e anos-luz ao astrofísico. CONCLUSÕES

28 Curso Básico de Engenharia Prof a. Dr a. Silvania Maria NETTO Para a molécula de H 2 O - (água) é possível dizer: (Dados: H = 1u; O = 16u) CONCLUSÕES massa molecular18 uQue sua massa molecular corresponde a 18 u; massa molarg/molQue sua massa molar corresponde a 18 g/mol; 1 mol de moléculas6x10 23 moléculas 18 gQue 1 mol de moléculas contém 6x10 23 moléculas de H 2 O e correspondem a 18 g; 18 g2 mols de átomos de H1 mol de átomos de OQue 18 g correspondem a 2 mols de átomos de H e 1 mol de átomos de O; 18 g1,2x10 24 átomos de H6x10 23 átomos de OQue 18 g contém 1,2x10 24 átomos de H e 6x10 23 átomos de O. Observe que embora as unidades sejam diferentes em todos os casos, a quantidade de matéria – água – é a mesma!


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