Átomos, moléculas e íons Leonardo, Luís Gustavo, João, Julio Capítulo 2 Átomos, moléculas e íons Leonardo, Luís Gustavo, João, Julio

2.1 Teoria Atômica da materia Diferentes substancias Materia fundamental Universo Partículas indivisíveis Demócrito Átomos Negaram Demócrito Inexistencia de partículas indivisiveis Platão e Aristóteles Dalton 1803-1807 Postulados

*Postulados de Dalton 1. Cada elemento é composto de partes extremamente pequenas chamadas átomos Todos os átomos de um dado elemento são idênticos; os átomos de diferentes elementos são deferentes, têm diferentes propriedades (e massas) 2. Os átomos de um elemento não se convertem em diferentes tipos de átomos por meio de reações químicas; os átomos não são criados nem destruídos nas reações químicas 3. Os compostos são formados quando átomos de mais de um elemento se combinam; um determinado composto tem sempre o mesmo número relativo dos mesmos tipos de átomos 4.

2.1 Teoria Atômica da materia Lei da composição constante Número de átomos Composto Constante Postulado 4 Lei da conservação da massa Massa total reagentes = massa total produtos Postulado 3 Lei das proporções múltiplas Proporção constante de massas com números inteiros pequenos A + B Postulado 4

2.2 A descoberta da estrutura atômica Dalton Universo macroscópico Atualmente Tecnologia Ver os átomos Partículas Subatômicas

2.2.1 Raios catódicos e elétrons Átomos com cargas positivas Átomos com cargas negativas Tubos parcialmente evacuados Estudos de descargas elétricas Séc. XVIII

2.2.1 Raios catódicos e elétrons Movimento dos raios Fluorescência / emissão de luz Formação de imagem nos televisores Campo magnético Raios catódicos Desviados Campo elétrico Presença de carga elétrica Raios catódicos são jatos de partícula com massa e com carga negativa J. J. Thomson Observações Elétron

2.2.1 Raios catódicos e elétrons Relação carga/massa do elétron: 1,76 x 108 coulomb/grama

2.2.2 Radioatividade Emissão de radiação de alta energia Henry Becquerel Urânio Radioatividade Ernest Rutherford Alfa, Beta, Gama Raios α Partículas compactas, com carga positiva (2+) Raios β Elétrons de alta velocidade, com carga negativa (-1) Raios γ Alta energia ( raio-x), sem massa e carga

2.2.2 Radioatividade

2.2.3 O átomo com núcleo Organização dessas partículas Átomos Partículas menores Fração pequena na composição da massa do átomo Séc. XX Thomson Elétron Tamanho Átomo Esfera Positiva Elétrons inscrutados “Pudim de passas” Maioria da massa do átomo Bombardeou uma folha de ouro com partículas α 1910 Rutherford Núcleo Resto Vazio

Componentes que formam o átomo Prótons, nêutrons e elétrons

Componentes que formam o átomo Carga elétrica do elétron = -1,602 x 10-19 C O átomo possui carga elétrica total neutra O átomo se organiza em órbitas Forte atração entre elétrons e prótons

Componentes que formam o átomo Unidade de massa adotada equivale a 1/12 da massa do carbono-12 1 u equivale a 1,66054 x 10-24 g

2.4 Massa atômica Volume do átomo Próton tem uma massa de aproximadamente 1836 elétrons

Notação dos elementos químicos

Mesmo número atômico e mesmo símbolo para átomos do mesmo elemento químico Isótopos

Massas atômicas médias

2.5- A Tabela Periódica Desenvolvida em 1869, resultado de uma grande expansão da quantidade de elementos É a mais importante ferramenta que os químicos usam para organizar e lembrar fatos químicos. Os elementos estão organizados por ordem crescente de número atômico e alinhados em colunas verticais (grupos ou famílias).

2.5- Tabela Periódica Os grupos são organizados de 1 até 18, segundo a IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada). Os elementos que pertencem ao mesmo grupo apresentam algumas similaridades físicas e químicas, devido à mesma organização dos elétrons na periferia do átomo.

Distribuição dos elementos: Lado esquerdo: metais (Hidrogênio tem características próprias) Características: Brilho Condutividade elétrica e térmica Sólido à temperatura ambiente (exceção Hg)

Distribuição dos elementos Não-metálicos (lado direito) separados por linha diagonal Características: São gasoso, líquidos, ou sólidos Metalóide : separam os metais e os não-metais. Características: propriedades semelhantes aos metais e ametais Gases nobres: extremidade direita

2.6- Moléculas e comportamentos moleculares Átomo: menor amostra representante de um elemento. Molécula: reunião de dois ou mais átomos.

Moléculas e fórmulas químicas Moléculas diatômicas: moléculas constituídas de dois átomos Ex: O2, H2, N2, Cl2 ... Moléculas triatômicas: moléculas constituídas por três átomos Ex: O3 ...

Moléculas e fórmulas químicas Fórmulas moleculares = fórmulas químicas Compostos moleculares: possuem mais de um tipo de átomo Ex: H2O, CO2, CO ... A MAIORIA DAS SUBSTÂNCIAS MOLECULARES QUE ENCONTRAMOS CONTÊM APENAS NÃO-METAIS.

Fórmulas moleculares e mínimas Fórmulas moleculares : indicam o número efetivo de átomos de uma molécula. Formulas mínimas: apresentam somente o número relativo de átomos de cada tipo em uma molécula Ex: (H2O)n, (CH2)n, (HO)n ...

Visualização das moléculas Fórmula molecular: mostra a composição, mas não a posição dos átomos para formar uma molécula. Ex: H3C—CO—CH3 ,

Fórmulas estruturais Desenho em perspectiva: tridimensional Ex: Modelo bola e palito: ângulos exatos

Formulas estruturais Modelo de preenchimento do espaço: tamanho relativo, mas prejudica o ângulo Ex:

2.7- Íons e compostos iônicos Íons: são formados pela adição ou remoção de elétrons Cátion: íon com carga positiva Ânion: íon com carga negativa * carga de um íon representada pelo índice superior direito !

Íons e compostos iônicos Íons poliatômicos: constituídos por átomos unidos em uma molécula - carga líquida positiva ou negativa Ex: (NO3)-, (SO4)2-

Previsão de cargas iônicas Átomos perdem ou ganham elétrons para ficarem iguais aos gases nobres (estáveis)

Compostos iônicos Ex:Na+ + Cl-  NaCl Constituídos de íons. A transferência de um elétron ou mais de um átomo neutro para outro gera uma diferença de carga, ocorrendo uma atração Ex:Na+ + Cl-  NaCl Constituídos de íons. Em geral são combinações de metais (cátions) e não-metais (ânions).

Compostos iônicos Somente fórmulas mínimas podem ser escritas para compostos iônicos. Compostos químicos: são eletricamente neutros Então as fórmulas mínimas são escritas conhecendo-se somente as cargas iônicas Ex: Na+ + Cl-  NaCl (1 para 1) Ba2+ + Cl-  BaCl2 (1 para 2)

2.8 Nomenclatura de compostos inorgânicos Conjunto de regras que conduzem a um nome único para cada substancia, baseando-se em sua composição. NOMENCLATURA QUÍMICA compostos orgânicos compostos inorgânicos Compostos iônicos Compostos moleculares Compostos ácidos

Nomes e fórmulas de compostos iônicos combinações químicas entre metais e não-metais Íons positivos (cátions) a. formados de átomos de um metal têm o mesmo nome do metal Na+ íon sódio Zn2+ íon zinco Al3+ íon aluminio b. metais que formam cátions de diferentes cargas* Fe2+ íon ferro(II) Fe3+ íon ferro(III) * Metais de transição, elementos que aparecem no bloco intermediário dos grupos 3B e 2B na tabela. Esquerda: ferrocianeto de potássio Direita: ferricianeto de potássio

íon ferro (II) -> íon ferroso; íon ferro (III) -> íon férrico No método antigo: íon ferro (II) -> íon ferroso; íon ferro (III) -> íon férrico c. Cátions formados por átomos não-metálicos - terminação em –ônio. NH4+ íon amônio H3O+ íon hidrônio São íons poliatômicos, enquanto que a grande maioria dos cátions são íons metálicos e monoatômicos

2. Íons negativos (ânions) a. monoatômicos: terminação –eto. H- íon hidreto O2- íon óxido N3- íon nitreto CN- íon cianeto Exceções: monoânions de oxigênio e ânions OH- e O22- b. poliatômicos: terminados em –ato, chamados oxiânions. NO3- íon nitrato SO42- íon sulfato Ânion simples oxiânions ClO4- ClO3- ClO2- ClO- íon perclorato íon clorato íon clorito íon hipoclorito Exemplo:

c. Ânions derivados da adição de H+ a um oxiânion: prefixo hidrogeno, dihidrogeno. CO32- íon carbonato -> HCO3- íon hidrogenocarbonato

3. Compostos iônicos nome do ânion + de + nome do cátion CaCl2 -> cloreto de cálcio Al(NO3)3 -> nitrato de alumínio Parenteses -> 2 ou mais íons poliatômicos EXEMPLO: (a) K2SO4 (b) Ba(OH)2 (c) FeCl3 ânion sulfato + cátion potássio = sulfato de potássio ânion hidróxido + cátion bário = hidróxido de bário ânion cloreto + cátion ferro (|||) = cloreto de ferro (|||)

Nomes e fórmulas dos ácidos ácido -> substancia cujas moléculas liberam íons hidrogenio (H+) quando dissolvidos em agua.

Nomes e fórmulas de compostos moleculares binários Elemento mais eletronegativo é sempre escrito à direita da fórmula Elemento à direita terminação –eto + de + nome do primeiro elemento Prefixos para indicar o número de átomos de cada elemento, como segue na tabela. Cl2O monóxido de dicloro N2O4 tetróxido de dinitrogênio NF3 trifluoreto de nitrogênio

2.9- Alguns compostos orgânicos simples Quimica orgânica -> carbono e hidrogenio + oxigenio, nitrogenio ou outros elementos ALCANOS Classe mais básica de hidrocarbonetos, cada carbono está ligado a outros quatro átomos -> CnH2n+2 Hidrocarbonetos -> terminados em –ano.

ALGUNS DERIVADOS DOS ALCANOS Obtidos na troca de hidrogênios por grupos funcionais Exemplo: álcool (OH-), terminação –ol. Modelos de bola e palito (C3H8O) 1-propanol 2-propanol

Algumas substancias orgânicas com ligações duplas: Modelos de preenchimento de espaço ácido acético acetona