Capítulo 2 Átomos, moléculas e íons Leonardo, Luís Gustavo, João, Julio.
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Capítulo 2
Átomos, moléculas e íonsLeonardo, Luís Gustavo, João, Julio
2.1 Teoria Atômica da materia
UniversoDiferentes
substanciasMateria
fundamental
• Demócrito ÁtomosPartículas
indivisíveis
• Platão e AristótelesNegaram Demócrito
Inexistencia de partículas indivisiveis
• Dalton
1803-1807 Postulados
*Postulados de Dalton
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)
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
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
1.
2.
3.
4.
2.1 Teoria Atômica da materia
Lei da composição constante Composto
Número de átomos Constante
Postulado 4
Lei da conservação da massa
Massa total reagentes = massa total produtos
Lei das proporções múltiplas A + B
Proporção constante de massas com números inteiros pequenos
Postulado 3
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
Séc. XVIII Estudos de descargas elétricas
Tubos parcialmente evacuados
2.2.1 Raios catódicos e elétrons
Movimento dos raios Fluorescência / emissão de luz
Formação de imagem nos televisores
Raios catódicos Desviados
Campo magnético
Campo elétrico
Presença de carga elétrica
J. J. Thomson Observações Raios catódicos são jatos de partícula com massa e com
carga negativaElétron
2.2.1 Raios catódicos e elétrons
Relação carga/massa do elétron: 1,76 x 108 coulomb/grama
2.2.2 Radioatividade
Henry Becquerel UrânioEmissão de radiação de
alta energia
Radioatividade
Ernest Rutherford Alfa, Beta, Gama
Raios αRaios α
Raios βRaios β
Raios γRaios γ
Elétrons de alta velocidade, com carga negativa (-1)
Partículas compactas, com carga positiva (2+)
Alta energia ( raio-x), sem massa e carga
2.2.2 Radioatividade
2.2.3 O átomo com núcleo
Átomos Partículas menores Organização dessas partículas
1910 Rutherford
Séc. XX Thomson Fração pequena na
composição da massa do átomo
TamanhoElétron
Átomo Esfera Positiva Elétrons inscrutados
“Pudim de passas”
Bombardeou uma folha de ouro com
partículas αα
Maioria da massa do átomo
Núcleo
VazioResto
Componentes que formam o átomo
Prótons, nêutrons e elétrons
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
Componentes que formam o átomo
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 ,
Desenho em perspectiva: tridimensional
Ex:
Modelo bola e palito: ângulos exatos
Ex:
Fórmulas estruturais
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
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
NOMENCLATURA QUÍMICA
Conjunto de regras que conduzem a um nome único para cada substancia,
baseando-se em sua composição.
• compostos orgânicos
• compostos inorgânicos • Compostos iônicos• Compostos moleculares• Compostos ácidos
Nomes e fórmulas de compostos iônicos
combinações químicas entre metais e não-metais
1. 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)
Esquerda: ferrocianeto de potássioDireita: ferricianeto de potássio
* Metais de transição, elementos que aparecem no bloco intermediário dos grupos 3B e 2B
na tabela.
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 O2
2-
b. poliatômicos: terminados em –ato, chamados oxiânions. NO3
- íon nitrato SO42- íon sulfato
Ânion simples
oxiânions
íon perclorato íon cloratoíon clorito íon hipoclorito
ClO4-
ClO3-
ClO2-
ClO-
Exemplo:
c. Ânions derivados da adição de H+ a um oxiânion: prefixo hidrogeno, dihidrogeno. CO3
2- 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
(a)ânion sulfato + cátion potássio = sulfato de potássio(b) ânion hidróxido + cátion bário = hidróxido de bário(c) 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
1. Elemento mais eletronegativo é sempre escrito à direita da fórmula
2. Elemento à direita terminação –eto + de + nome do primeiro elemento
3. Prefixos para indicar o número de átomos de cada elemento, como segue
na tabela.
Cl2O monóxido de dicloroN2O4 tetróxido de dinitrogênioNF3 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 funcionaisExemplo: álcool (OH-), terminação –ol.
(a)1-propanol(b)2-propanol
Modelos de bola e palito (C3H8O)
Algumas substancias orgânicas com ligações duplas:
Modelos de preenchimento de espaço (a) ácido acético(b) acetona