Conceitos decorrentes da Teoria Atômica Molecular Chemistry: The Science in Context Thomas R. Gilbert, Rein V. Kirss and Geoffrey Davies, 2004 W W Norton & Co Inc ISBN 0393975312 ESTRUTURA GERAL da MATÉRIA Conceitos decorrentes da Teoria Atômica Molecular

Domine o Idioma e… Você Dominará o Assunto! REVISANDO CONCEITOS A importância da linguagem química: Alfabeto – Símbolo dos Elementos Químicos H Mg Sc Zr Ta Unh Nd Np Re Palavras – Fórmulas químicas dos compostos H2O HNO3 NaCl C12H22O11 NH4ClO4 Sentenças – Equações químicas 2 Na(s) + Cl2 (g) -----> 2 NaCl(s) + energia Parágrafos – Mecanismos das reações Uso da linguagem expressa idéias - Definições, conceitos e etc. Lecture Notes Domine o Idioma e… Você Dominará o Assunto!

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... 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.

A identidade dos átomos A notação química para a representação de um átomo é: Massa atômica: média das massas atômicas dos isótopos do elemento ou ( )= número de massa do isótopo mais estável M.A. K L M N O P Q Número de elétrons nas camadas EX A Z Número de massa: indica a quantidade de prótons e nêutrons contidos em um átomo Símbolo do elemento Número atômico: indica a quantidade de prótons ou elétrons 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).

A identidade dos átomos Z X A = n + Z Z = p = e Se a notação para átomo é , então: 1 A =1  1 = n + 1  1 – 1 = n  n = 0 H 1 Z = 1, logo np=1 e ne=1 1 H apresenta 1 próton e 1 elétron e nenhum nêutron. 1

A identidade dos átomos 12 A =12  12 = n + 6  12 – 6 = n  n = 6 C 6 Z = 6, logo np=6 e ne=6 12 C apresenta 6 próton, 6 nêutrons e 6 elétrons. 6 A =238  238 = n + 92  n = 146 238 U 92 Z = 92, logo np=92 e ne=92 238 C apresenta 92 próton, 146 nêutrons e 92 elétrons. 92

A identidade dos átomos 59 1. Dado o átomo de cobalto Co, pergunta-se: 27 a. Qual a quantidade de partículas existentes no núcleo deste átomo? 27 32 54 59 86 b. Qual a quantidade de partículas existentes em sua eletrosfera? 86 59 54 32 27 c. Qual a quantidade total de partículas existentes neste átomo? 86 27 59 32 54

A identidade dos íons X X A Z A = n + Z Z = p  e np > ne  perdeu elétrons CÁTION ou A Z X A = n + Z Z = p  e n- ne > np  ganhou elétrons ÂNION

A identidade dos íons 11Na 17Cl

A identidade dos íons Na+ + Cl-  NaCl A transferência de elétrons dará origem a novos compostos. Na+ + Cl-  NaCl

A identidade dos íons 59 2. Dado o íon de cobalto Co3+, pergunta-se: 27 a. Qual a quantidade de partículas existentes no núcleo deste átomo? 27 32 51 59 86 b. Qual a quantidade de partículas existentes em sua eletrosfera? 86 59 32 27 24 c. Qual a quantidade total de partículas existentes neste íon? 83 27 86 29 54

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.

Massa Atômica e Molecular Massa 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 12C; Massa Molecular (MM): corresponde a somatória das massas atômicas dos átomos que compõem a molécula ou o composto iônico, expressa em u. Molécula de H2O - (água) (Dados: H = 1u; O = 16u) MMH O = 2 MAH + MAO = 2(1) + 16 = 2 + 16 = 18 u 2

Massa Atômica e Molecular 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) a. Cloreto de ferro II (FeCl2) 147,5u 147,5 g/mol 127 g/mol 127u 91,5u b. Fosfato de cálcio [Ca3(PO4)2] 310 g/mol 310u 215 g/mol 215u 246u c. Sulfato de cálcio pentahidratado (CaSO4 . 5 H2O) 136u 136 g/mol 196 g/mol 12240u 226u

Massa Atômica e Molecular 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 (FeCl2) 147,5u 147,5 g/mol 127u 127 g/mol 91,5u b. Fosfato de cálcio [Ca3(PO4)2] 310u 310 g/mol 215 g/mol 215u 246u c. Sulfato de cálcio pentahidratado (CaSO4 . 5 H2O) 136u 136 g/mol 226u 12240u 226 g/mol

Massa Atômica e Molecular Número de Avogadro permite aos químicos converter as microscópicas unidades dos átomos e moléculas em uma unidade macroscópica, o mol Um mol é igual a 6,02x1023 itens, da mesma forma que uma dúzia é igual a 12 itens. O número 6,02x1023 é conhecido cientificamente por Número de Avogadro. 1 mol de ovos = 6,02x1023 ovos 1 dúzia de ovos = 12 ovos 1 mol de moléculas = 6,02x1023 moléculas 1 dúzia de moléculas = 12 moléculas 1 mol de alunos = 6,02x1023 alunos 1 dúzia de alunos = 12 alunos

Massa Atômica e Molecular CONVERSÕES 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 Multiplicar ou dividir pelo número de Avogadro (molécula/mol) Multiplicar ou dividir pelo número de Avogadro (átomo/mol) ÁTOMOS do elemento no composto MOLÉCULAS do composto Fórmula Química

Massa Atômica e Molecular

Massa Atômica e Molecular Exemplo: 18 g de H2O 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 H2O 1 mol de H2O 2 mol de H 1 mol de O 6,02x1023 moléculas/mol 6,02x1023 átomos/mol H2O 1,204x1024 átomos H 6,02x1023 átomos O 6,02x1023 moléculas de H2O

Massa Atômica e Molecular É possível, ainda, utilizar o número de Avogadro para determinar a massa de uma única molécula de água:

Massa Atômica e Molecular 5. Quantas moléculas de dióxido de carbono (CO2) existem em 0,5 mol de CO2? nenhuma 0,5 molécula 1 molécula Resolução Se 1 mol de CO2 corresponde a 6x1023 moléculas de CO2 0,5 mol mol de CO2 corresponderá a 3x1023 moléculas de CO2 6x1023 moléculas 3x1023 moléculas

Massa Atômica e Molecular 6. Quantos átomos de hidrogênio existem em 5,0 g de NH3? (Dados: H = 1u; N = 14u) 3 átomos de H 15 átomos de H 1,8x1023 átomos de H Resolução 5,3x1023 átomos de H Se 1 mol de NH3 corresponde a 17g e contém 3(6x1023) átomos de H 5,0g de NH3 apresentará 5,3x1023 átomos de H 6,0x1023 átomos de H

Massa Atômica e Molecular 7. Qual a massa correspondente a um único átomo de alumínio (Al)? (Dados: Al = 27u) 27u 27g 27 g/mol Resolução Se 1 mol de Al apresenta 27g e corresponde a 6x1023 átomos de Al 1 único átomo de Al apresentará 4,5x10-23 g Existiria alguma balança que indicasse isso?? 27 kg 4,5x10-23 g

Massa Atômica e Molecular 8. Qual é a massa de 4,2x1015 moléculas de cloreto de sódio (NaCl)? (Dados: Na = 23u; Cl = 35,5u) 4,1x10-7 g 7x10-9 g 58,5 g/mol Resolução Se 1 mol de NaCl apresenta 58,5 g e corresponde a 6x1023 moléculas de NaCl 4,2x1015 moléculas de NaCl corresponderão a 4,1x10-7 g 58,5 g 58,5 u

CONCLUSÕES É necessário, sempre, a compreensão da linguagem química e sua simbologia para um adequado entendimento dos conceitos abordados; Todo átomo é eletricamente neutro porque a quantidade de prótons será sempre igual à de elétrons; Todo íon é eletricamente carregado, pois haverá um desequilíbrio elétrico; np > ne – o íon será positivo e receberá o nome de cátion ne > np - o íon será negativo e receberá o nome de ânion Todo átomo apresentará massa atômica fixa e será expressa em u; Todo composto apresentará uma massa molecular fixa, correspondente a somatória das massas atômicas dos átomos que a compõe, e será expressa em u;

1 mol de moléculas de água CONCLUSÕES Número de Avogadro (6,02x1023) 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 Mol é uma unidade muito prática porque o químico, freqüentemente, trabalha com quantidades macroscópicas de substâncias; O mol é útil a químicos como dúzia é ao padeiro, alqueire ao fazendeiro e anos-luz ao astrofísico.

CONCLUSÕES Para a molécula de H2O - (água) é possível dizer: (Dados: H = 1u; O = 16u) Que sua massa molecular corresponde a 18 u; Que sua massa molar corresponde a 18 g/mol; Que 1 mol de moléculas contém 6x1023 moléculas de H2O e correspondem a 18 g; Que 18 g correspondem a 2 mols de átomos de H e 1 mol de átomos de O; Que 18 g contém 1,2x1024 átomos de H e 6x1023 átomos de O. Observe que embora as unidades sejam diferentes em todos os casos, a quantidade de matéria – água – é a mesma!