Introdução à Química Sumário Introdução a Química Estrutura da Matéria Átomo Page 01 Luciana Melo Almeida.

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2 Introdução à Química

3 Sumário Introdução a Química Estrutura da Matéria Átomo Page 01 Luciana Melo Almeida

4 Introdução à Química Você acorda e vai escovar os dentes com: Page 02 Luciana Melo Almeida Monofluorfosfato de cálcio Carbonato de cálcio Sorbitol Lauril sulfato de sódio Etc.

5 Page 03 Luciana Melo Almeida Introdução à Química Você entra no banho e utiliza sabonete... Seboato de sódio Palmitato de sódio Glicerina Se lavar a cabeça: Lauril éter sulfato de sódio Pantenol

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7 Estrutura da Matéria Page 05 Luciana Melo Almeida Grécia Antiga: Existiam apenas quatro elementos ÁGUA, TERRA, AR e FOGO. Aristóteles (384 a.C à 322 a.C): acreditava que cada elemento resultava da combinação de duas qualidades, quente, frio, úmido e seco. (3) “ O que acontece quando quebramos uma porção de matéria em pedaços cada vez menores?” Leucipo (≈ 500 a.C): acreditava que a matéria podia ser dividida até chegar a uma pequena partícula indivisível chamada de ÁTOMO (A = NÃO; TOMO = PARTE) Princípio da Descontinuidade.

8 Page 06 Luciana Melo Almeida Estrutura da Matéria Alquimia: Grécia até 1100 d.C. Transmutação – conversão de um elemento em outro, por exemplo: converter chumbo em ouro. Cientista Inglês John Dalton (1803) : A matéria é constituída de átomos. Hipótese Atômica: 1- Todos a matéria é composta de partículas fundamentais, os átomos; 2- Os átomos são permanentes e indivisíveis, não podem ser criados nem destruídos ; 3- Todos os átomos de um certo elemento são idênticos em todas as suas propriedades e átomos de elementos diferentes tem propriedades diferentes; 4- Uma alteração química consiste em uma combinação, separação ou rearranjo de átomos; 5- Os compostos são constituídos de átomos e elementos diferentes em proporções fixas;

9 Dalton Page 07 Luciana Melo Almeida.

10 Dalton Page 08 Luciana Melo Almeida Modelo “Bola de bilhar” Esfera maciça indestrutível Esfera homogênea

11 Page 09 Luciana Melo Almeida Thomson

12 Page 10 Luciana Melo Almeida Modelo “pudim de passas” Descobriu o elétron. Tubos de raios catódicos.

13 Rutherford Page 11 Luciana Melo Almeida

14 Rutherford Page 12 Luciana Melo Almeida Modelo “Planetário” Descobriu o núcleo. Átomo imenso vazio. Núcleo 10.000 x menor que o átomo.

15 Resumo “Bola de bilhar” Homogênea “Bola de bilhar” Indestrutível Thomson Dalton “Pudim de passas” Tubos de raios catódicos Descobriu o elétron. Rutherford “Planetário” Descobriu o núcleo Átomo imenso vazio Núcleo 10.000 x menor que o átomo Page 13

16 Falhas no modelo planetário Uma carga negativa, colocada em movimento ao redor de uma carga positiva estacionária, adquire movimento espiralado, em sua direção, acabando por colidir com ela. Essa carga em movimento perde energia, emitindo radiação. O modelo planetário de Rutherford, em seu estado normal, não emite radiação. Page 14 Luciana Melo Almeida

17 Page 15 Luciana Melo Almeida Estrutura da Matéria O conceito do átomo foi originado pelos gregos, dando a esta partícula o nome átomo, que em grego significa “indivisível”. O nome foi bem aceito até o início do século XX, quando Einstein conseguiu mostrar que era possível partir um átomo e obter uma grande quantidade de energia, que pode ser muito útil por exemplo no fornecimento de energia elétrica a uma grande cidade, ou então nefasta, quando utilizada em bombas atômicas. A ideia inicial dos gregos era de um átomo rígido e sólido. No entanto, já no século XIX, vários físicos e químicos tentavam explicar o átomo como sendo constituído por outras partículas ainda menores, como os prótons, elétrons e nêutrons. No final da década de 1930, foram descobertas partículas ainda menores, entre elas as denominadas múons, píons e káons. Hoje em dia, existe um número tão grande de partículas que nem o alfabeto grego foi suficiente para a denominação de todas elas. Desta forma, tais partículas são simplesmente associadas a números.

18 Page 16 Luciana Melo Almeida Toda a matéria é constituída de átomos... Sua constituição… Núcleo - região constituída basicamente por dois tipos de partículas. -Prótons (apresentam massa e dotadas de carga elétrica positiva). -Nêutrons (apresentam massa praticamente igual a do prótons e possuem carga elétrica nula). Eletrosfera - região constituída pelos elétrons. -Elétrons são partículas que apresentam massa extremamente reduzida, dotadas de carga elétrica negativa e de valor absoluto igual a dos prótons.

19 Page 17 Luciana Melo Almeida Estrutura da Matéria Uma característica importante do núcleo é que ele determina o tipo químico do elemento que representa, por causa do número de prótons que contém. O hidrogênio (símbolo químico, H) é o mais leve e o mais simples de todos os elementos químicos, e é também de longe o elemento mais abundante no universo. O núcleo dum átomo de hidrogénio consiste de um só próton e de um só nêutron. Hélio (símbolo químico, He) é o próximo elemento mais leve, e o segundo mais abundante, constituindo mais que 25% da matéria no universo. Um núcleo normal de hélio contém dois prótons e dois nêutrons. Por ele ter dois prótons tem que ter dois elétrons orbitando na nuvem à volta do núcleo para estar eletricamente neutro. Os núcleos mais pesados, como o do ferro ou do urânio, contém mais nêutrons que prótons, mas o número de elétrons tem que ser sempre igual ao número de prótons para o átomo estar eletricamente neutro.

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22 Partículas fundamentais do Átomo Page 20 Luciana Melo Almeida partícula carga relativa massa relativa próton +1 1 nêutron 0 1 elétron -1 1/1836 Todo o átomo é eletricamente neutro, ou seja, o número de prótons é igual ao número de elétrons. É possível, porém, eletrizar um corpo... Se o número de elétrons for maior que o número de prótons dizemos que o corpo estará carregado negativamente; se o número de elétrons for menor que o número de prótons dizemos que o corpo estará eletrizado positivamente.

23 Elementos Químicos Page 21 Luciana Melo Almeida Os átomos são diferentes uns dos outros devido as quantidades destas partículas nele existentes. O elementos químico Hidrogênio, por exemplo, possui apenas um próton e um elétron em sua órbita. Já os átomos do elemento metálico ferro possuem 26 prótons, 30 nêutrons (em média) formando o seu núcleo, e 26 elétrons divididos em 4 camadas na eletrosfera Número Atômico (Z): é a quantidade de prótons que existe no núcleo do átomo, pois deles dependem os elétrons e o número de camadas que o átomo terá. Pode-se representar o Número Atômico (Z) por um número abaixo e a esquerda do símbolo do elemento. Massa Atômica (A): é a massa total do átomo, ou seja, a soma dos prótons e dos nêutrons. Representamos a Massa Atômica (A) por um número acima e a esquerda do símbolo do elemento. No caso do ferro será A = 26 prótons + 30 nêutrons = 56.

24 Curiosidade Luciana Melo Almeida Page 22 A despeito de seu minúsculo tamanho, o átomo é uma complexa combinação de componentes ainda menores. O diâmetro de um átomo é da ordem de 10 -8 cm, enquanto que o de seu núcleo é de cerca de 10 -12 cm. Algo equivalente a comparação entre os tamanhos de uma formiga e do Maracanã. Essencialmente o átomo consiste de um núcleo, em torno do qual há uma região dita eletrosfera. O átomo contém um núcleo composto por prótons e nêutrons, com elétrons girando ao seu redor. Numa simples gota d'água, existem cerca de 6.000.000.000.000.000.000.000 de átomos. 6.10 21 átomos

25 Átomo Page 23 Luciana Melo Almeida

26 Átomo Page 24 Luciana Melo Almeida Número atômico ( Z ): é o numero de prótons de um átomo. Z = P Número de massa (A ): é a soma de prótons e nêutrons de um átomo. A = p + n Através de Z e A pode-se determinar o numero de partículas fundamentais do átomo, levando em conta que: Num átomo neutro, isolado o numero de elétrons é igual ao numero de prótons, logo é p = e = Z. O numero de nêutron ( n ) é igual ao numero de massa ( A ) menos o numero de prótons ( p ), ou: n = A - p ou n = A - Z Resumindo… p = e e = p n =A – p ou n = A – Z Z = e A = p + n ou A = Z + n

27 Átomo neutro – Aquele em que o número de prótons é igual ao número de elétrons. Exemplo: 11 Na 23 e 8 O 16 Íon: espécie química cujo número de prótons é diferente do número de elétrons. Cátions: formados por retiradas de um ou mais elétrons da eletrosfera de um átomo: íon carregado positivamente. Exemplos: 11 Na 1+ = perdeu 1 elétron Ânions: formados quando adicionamos um ou mais elétrons à eletrosfera de um átomo: íon carregado negativamente. Exemplos: 8 O 2- = ganhou 2 elétrons 17 Cl 1- = ganhou 1 elétron Page 25 Luciana Melo Almeida Átomo

28 Page 26 Luciana Melo Almeida Distribuição Eletrônica

29 Page 27 Luciana Melo Almeida Distribuição Eletrônica

30 Partículas Fundamentais Distribuição Eletrônica Page 28 Luciana Melo Almeida

31 Elemento Químico Nº DE MASSA A = P + N Nº ATÔMICO Z = P ÁTOMO P = e - CARGA = ZERO ÍON CÁTIO N ÂNION Nº DE ÁTOMOS Page 29 Luciana Melo Almeida

32 Exemplos átomo neutro: Ca 0 20 40 Z = P = E = N = A = 2020202040 Ca 2+ 20 40 Z = P = E = N = A = 2020182040 íon: Page 30

33 Isoátomos Isótopos Isótopos São átomos com o mesmo número de prótons e diferentes números de massa. 1 H 1 Prótio 1 D 2 Deutério 1 T 3 Trítio Isóbaros São átomos de elementos químicos diferentes que possuem o mesmo número de massa. 20 Ca 40 19 Ar 40 Page 31 Luciana Melo Almeida

34 Isoátomos Isótonos São átomos de elementos químicos diferentes que possuem o mesmo número de nêutrons. 9 F 19 10 Ne 20 9 F 19 10 Ne 20 Isoeletrônicos São átomos ou íons com o mesmo número de elétrons. 7 N 3- 8 O 2- 9 F 1- 10 Ne 0 11 Na 1 + 10 elétrons Page 32 Luciana Melo Almeida

35 Diagrama de Pauling K L M N 20 Ca 0 = 2 8 8 2 crescente de energia Obs.: o diagrama coloca os subníveis em ordem crescente de energia. Linus Pauling ( 1901-1994) – Prêmio Nobel de Química em 1956 e Nobel da Paz em 1962. Page 33 Luciana Melo Almeida

36 Diagrama de Pauling 26 Fe 0 =1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 + energético último Page 34 Luciana Melo Almeida

37 Cuidado!!! 26 Fe 2+ = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 4 Errado!!! 26 Fe 2+ = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 Certo!!! Page 35 Luciana Melo Almeida

38 Relações entre os Átomos Page 36 Luciana Melo Almeida Isótopos: Átomos com o mesmo número de prótons no núcleo, porém, números de massa diferentes. Isótopos do elemento oxigênio: 8 O 16 8 O 17 8 O 18 Isótopos do elemento potássio: 19 K 39 19 K 40 19 K 41 Isótopos do elemento hidrogênio:

39 Relações entre os Átomos ISÓBAROS: Átomos com o mesmo número de massa (A). São átomos de diferentes elementos (de números atômicos diferentes). Exemplo: Argônio : 18 Ar 40 Cálcio : 20 Ca 40 Page 37 Luciana Melo Almeida

40 Relações entre os Átomos Page 38 Luciana Melo Almeida ISÓTONOS: Átomos com o mesmo número de nêutrons. Exemplo: Boro: 5 B 11 n = 6 Carbono: 6 C 12 n = 6

41 Relações entre os Átomos ISOELETRÔNICOS: Elementos químicos diferentes que possuem a mesma quantidade de elétrons. Exemplos: Magnésio: 12 Mg 2+ = 10 elétrons Flúor: 9 F 1- = 10 elétrons Nitrogênio: 7 N 3- = 10 elétrons Page 39 Luciana Melo Almeida

42 Exemplos  A teoria de Dalton admitia que: I. Átomos são partículas discretas de matéria que não podem ser divididas por qualquer processo químico conhecido; II. Átomos do mesmo elemento químico são semelhantes entre si e têm mesma massa; III. Átomos de elementos diferentes têm propriedades diferentes. a) Somente I é correta. b) Somente II é correta. c) Somente III é correta. d) I, II, III são corretas. e) I e III são corretas. Page 40 Luciana Melo Almeida

43 Exercícios  Indique a alternativa que completa corretamente as lacunas do seguinte período: “Um elemento químico é representado pelo seu ___________, é identificado pelo número de __________ e pode apresentar diferente número de __________.” a) nome – prótons – nêutrons. b) nome – elétrons – nêutrons. c) símbolo – elétrons – nêutrons. d) símbolo – prótons – nêutrons. e) símbolo – elétrons – nêutrons. Page 41 Luciana Melo Almeida  Assinale a afirmativa correta. a)O nuclídeo Ar 40 possui 18 prótons, 18 elétrons e 20 nêutrons. b)Os nuclídeos U 238 e U 235 são isóbaros. c)Os nuclídeos Ar 40 e Ca 40 são isótopos. d)Os nuclídeos B 11 e C 12 são isótonos. e)Os sais solúveis dos elementos da família dos alcalino terrosos formam facilmente, em solução aquosa, cátions com carga 1 +.

44 Exercícios  O átomo constituído de 17 prótons, 18 nêutrons e 17 elétrons, possui número atômico e número de massa igual a: a) 17 e 17 b) 17 e 18 c) 18 e 17 d) 17 e 35 e) 35 e 17  No íon 32 16 S 2- encontramos: a)48 nêutrons. b)32 prótons. c)16 prótons. d)número de massa 16. e)32 elétrons. Page 42 Luciana Melo Almeida

45 Exercícios  O átomo de um elemento químico possui 83 prótons, 83 elétrons e 126 nêutrons. Qual é, respectivamente, o número atômico e o número de massa desse átomo? a) 83 e 209. b) 83 e 43. c) 83 e 83. d) 209 e 83. e) 43 e 83.  O íon de 11 ²³Na + contém: a)11 prótons, 11 elétrons e 11 nêutrons. b)10 prótons, 11 elétrons e 12 nêutrons. c)23 prótons, 10 elétrons e 12 nêutrons. d)11 prótons, 10 elétrons e 12 nêutrons. e)10 prótons, 10 elétrons e 23 nêutrons. Page 43 Luciana Melo Almeida

46 Exercícios  Um cátion metálico trivalente tem 76 elétrons e 118 nêutrons. O átomo do elemento químico, do qual se originou, tem número atômico e número de massa, respectivamente: a) 76 e 194. b) 76 e 197. c) 79 e 200. d) 79 e 194. e) 79 e 197. Page 44 Luciana Melo Almeida  O germânio apresenta número atômico 32 e número de massa 72. Qual das proposições seguintes é falsa? a)Cada núcleo de germânio contém 32 prótons. b)A maioria dos átomos de germânio tem 32 nêutrons. c)Um átomo de germânio tem 32 elétrons. d)O núcleo ocupa uma fração muito pequena do volume do átomo de germânio. e)O núcleo responde por aproximadamente toda a massa do átomo de germânio.

47 Exercícios  Um elemento tem número de massa atômica (3x + 6), onde x é seu número atômico. O número nêutrons desse elemento será dado por: a)2x + 2. b)2x + 3. c)2x + 6. d)x + 6. e)x + 3. Page 45 Luciana Melo Almeida  Considere três átomos A, B e C, sabendo-se que: I - A, B e C têm números de massa consecutivos; II - B é isótopo de A, e A, isótono de C; III - B possui 23 nêutrons, e C, 22 prótons. Os números atômicos de A e C são, respectivamente, a)20 e 22. b)21 e 20. c)40 e 41. d)42 e 40.