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Materiais «Nós somos química e o resto do Universo também» Os conhecimentos de Química são essenciais para a compreensão dos fenómenos naturais, desde a microscópica divisão celular à astronómica explosão de uma estrela.

1 - Materiais Origem dos materiais Composição dos materiais Misturas e substâncias Unidades estruturais Estados físicos Átomos Iões

2 - SOLUÇÕES Solvente e solutos Composição quantitativa

3 - ELEMENTOS QUÍMICOS Elementos químicos Isótopos Massa atómica relativa Tabela Periódica Fórmulas químicas Massas moleculares relativas

1 - materiais Materiais naturais – Existem na Natureza e não são transformados pelo Homem (ex: madeira, rochas, água de nascente, e carvão). Materiais manufacturados – São fabricados pelo Homem. Podem ser de origem natural (ex: papel, algodão, lã e seda) e de origem sintética (ex: plástico, borracha, nylon e poliéster).

Unidades estruturais As substâncias são formadas por partículas (unidades estruturais)

Unidades estruturais Ferro - Átomos de ferro Diamante - Átomos de carbono

Unidades estruturais Água – Moléculas de água Cloreto de sódio – Iões positivos de sódio e negativos de Cloro

Unidades estruturais

átomos Todas as substâncias são formadas a partir de átomos: Átomos > Substâncias (ex: carbono, grafite e metais) Átomos > Moléculas e iões > Substâncias Os átomos são constituídos por partículas mais pequenas (subatómicas): protões, neutrões e electrões.

Átomos Os protões e os neutrões encontram-se no núcleo (centro do átomo) e chamam-se nucleões. Os electrões movem-se à volta do núcleo, formando a nuvem electrónica. Protões – Partículas com carga eléctrica positiva. Neutrões – Partículas sem carga eléctrica (são neutros). Electrões – Partículas com carga eléctrica negativa.

átomos

Átomos Carga eléctrica do núcleo (carga nuclear) = soma da carga eléctrica dos protões. O átomo não tem carga eléctrica (é neutro), porque o número de protões é igual ao número de electrões (a soma da carga eléctrica dos protões e dos electrões é zero).

Átomos Massa do átomo = massa dos protões + massa dos neutrões Os electrões são muito mais leves do que os protões e os neutrões (a massa dos electrões pode ser desprezada, somando-se apenas a massa dos protões e dos neutrões).

átomos Tamanho do átomo (raio atómico) = tamanho da nuvem electrónica O tamanho do núcleo pode ser desprezado porque é cerca de 10000 vezes menor do que a nuvem electrónica.

Iões Quando um átomo (ou conjunto de átomos) ganha electrões, forma um ião negativo (anião) com carga eléctrica negativa. Exemplos: Anião cloreto (cloro) - Cl- ­ Anião óxido (oxigénio) - O2-­ Anião nitrato - NO3-­ Anião sulfato - SO42-

IÕes

Iões Quando um átomo (ou conjunto de átomos) perde electrões, forma um ião positivo (catião) com carga eléctrica positiva. Exemplos: Catião hidrogénio - H+ Catião sódio - Na+ Catião magnésio - Mg2+ Catião amónio - NH4+

iões

Iões poliatómicos

iões Massa de um ião = massa do átomo ou conjunto de átomos. A massa dos electrões é muito pequena em relação à dos protões e dos neutrões.

2 - SOLUÇÕES Solução – Mistura homogénea sólida, líquida ou gasosa. Numa solução existe um solvente e um ou mais solutos. O solvente dissolve outra substância. O soluto dissolve-se no solvente, quando se mistura e deixa de ser visível.

2 - SOLUÇÕES Solvente (fase dispersante) – Substância que está no mesmo estado físico que a solução, que se encontra em maior quantidade, ou que é mais volátil (evapora mais facilmente). Soluto (fase dispersa) – Substância que se encontra em menor quantidade ou que é menos volátil.

2 - SOLUÇÕES

2 - SOLUÇÕES Composição quantitativa – Quantidade (massa ou volume) do soluto e do solvente que existe na solução. Concentração mássica (Cm) - Massa de soluto (ex: gramas) que existe em cada unidade de volume da solução (ex: em um litro).

2 - SOLUÇÕES A concentração mede-se em kg/m3 (kg m-3), de acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI). Também pode ser medida em: kg/L (kg L-1) ou kg/dm3 (kg dm-3) g/L (g L-1) ou g/dm3 (g dm-3) g/mL (g mL-1) ou g/cm3 (g cm-3) 1 L = 1 dm3 1 mL = 1 cm3

3 - Elementos químicos Os elementos químicos são os átomos. Conhecem-se 118 átomos: 90 naturais e 28 artificiais. Todas as substâncias são formadas a partir de átomos.

3 - Elementos químicos Cada elemento (átomo) representa-se por um símbolo químico, que pode ter à sua esquerda o número atómico (número de protões do átomo). Ex: 1H e 6C

3 - Elementos químicos Os átomos de um elemento têm o mesmo número de protões (mesmo número atómico) e o mesmo número de electrões. Mas o número de neutrões pode ser diferente .

3 - Elementos químicos Estes átomos chamam-se isótopos e representam-se por um símbolo químico, que tem à sua esquerda o número atómico e o número de massa (número de protões + neutrões).

3 - Elementos químicos Isótopos - Átomos do mesmo elemento que têm diferente número de neutrões (diferente número de massa). Nuclido - Cada tipo de átomo, com o seu número de massa e o seu número atómico.

3 - Elementos químicos Quase todos os elementos químicos são constituídos por uma mistura de isótopos. Ex: 11H , 21H e 31H Os isótopos existem em diferentes quantidades (percentagem ou abundância relativa dos isótopos) Ex: A abundância relativa dos isótopos de cloro-35 é de 75% e dos isótopos de cloro-37 é de 25%. Isto significa que numa amostra de cloro, 75% dos seus átomos são do isótopo 35 e 25% dos seus átomos são do isótopo 37.

3 - Elementos químicos Massa isotópica relativa (Ar) - Número de vezes que a massa de um isótopo é maior do que 1/12 da massa do isótopo carbono-12. Ex: Ar (11H) = 1,00 e Ar (21H) = 2,00

3 - Elementos químicos Massa atómica relativa (Ar) - Número de vezes que a massa de um átomo é maior do que 1/12 da massa do isótopo carbono-12. Unidade de massa atómica relativa - 1/12 da massa do isótopo carbono-12, cujo valor é 1u = 1,66 × 10­-27 kg.

3 - Elementos químicos Massa atómica relativa - Média ponderada das massas isotópicas relativas dos isótopos desse elemento. A média ponderada é calculada com as abundâncias relativas dos isótopos.

3 - Elementos químicos