Apresentar o conceito de matéria e seus estados físicos, a diferença entre substâncias puras e misturas e seus métodos de fracionamento. A Química é a ciência que procura compreender tudo o que nos rodeia, incluindo nós próprios, através do estudo da matéria e das suas transformações.
Estudo da matéria
Os processos que ocorrem pela absorção de calor são chamados endotérmicos, e os processos que ocorrem pela liberação de calor são chamados exotérmicos.
Sistemas
Na Figura 1.4 vemos um sistema material composto por água, uma pitada de sal de cozinha, uma colher de chá de açúcar, areia e dois cubos de gelo, conforme mostrado no desenho abaixo. Uma mistura consiste em um pouco de areia, um pouco de sal, 100 ml de álcool, 100 ml de água e cubos de gelo.
Densidade
Sabendo que a densidade do óleo é de 0,85 g.mL-1, como é possível determinar a massa de óleo de soja contida na lata completamente cheia? As relações massa-volume de dois líquidos puros A e B são mostradas abaixo. Gráfico 1.1: A relação entre massa e volume dos líquidos A e B.. a) determine o volume ocupado por 100 g do líquido com maior massa ou densidade específica.
Substância pura e mistura
Você tem um recipiente com volume de 2 litros e deseja enchê-lo com álcool inflamável (álcool = 0,8 g.mL⁻¹). Na plataforma, você encontra textos, vídeos e sites que vão te ajudar a entender a importância desse tema e fornecer informações para solucionar dúvidas tanto de química quanto de um possível tema de redação.
Métodos de separação
Este método é utilizado para misturas heterogêneas de sólido e líquido (areia + água) ou sólido e gás (ar + poeira). É utilizado em misturas heterogêneas de líquido e líquido (água + óleo), líquido e sólido (água + areia de praia) ou sólido e gasoso (ar + poeira).
Resumo
Uma vez separada a fase sólida, precisamos realizar uma separação magnética, onde utilizamos um ímã para separar a limalha de ferro da areia. Os cubos de gelo são visíveis na solução de água e açúcar e formam um sistema heterogêneo.
Introdução
Átomos e moléculas
Sabendo que cada molécula é um grupo de átomos unidos, temos 5 moléculas no conjunto A; 4 moléculas em B e C. Agora contamos apenas as moléculas quimicamente diferentes, então no conjunto A temos 3 tipos de moléculas (3 substâncias); em B temos 1 único tipo de moléculas (uma substância) e em C 2 tipos de moléculas (duas substâncias).
Matéria e transformações
No esquema A, o número de esferas pretas aumentou em relação ao sistema inicial, contrariando a lei de Lavoisier. No esquema D, o número de esferas brancas diminuiu em relação ao sistema inicial, contrariando a Lei de Lavoisier.
O átomo
Como o átomo é eletricamente neutro, o número de prótons no átomo deve ser igual ao número de elétrons na eletrosfera. Portanto, o número de massa representado por A é a soma do número de prótons e do número de nêutrons no átomo.
Isótopos
Continuando o estudo do átomo, nesta unidade aprenderemos sobre fenômenos relacionados ao núcleo atômico. Em resumo, podemos dizer que isótopos são átomos de um mesmo elemento químico que, embora contenham o mesmo número de prótons (Z), possuem números de massa (A) diferentes. O elemento químico magnésio ¹²Mg ocorre na natureza na forma de três isótopos com números de massa 24, 25 e 26.
Primeiro introduzimos cada isótopo de magnésio e depois determinamos o número de partículas atômicas de cada um.
Radioatividade
Quando o núcleo de um átomo emite uma partícula alfa, ele emite 2 prótons e 2 nêutrons. Neste ponto você pode estar se perguntando: “Como pode uma partícula carregada negativamente ser emitida de um núcleo onde existem apenas cargas positivas e neutras?” Podemos então concluir que quando um núcleo emite uma partícula beta, o seu número atómico aumenta uma unidade e o seu número de massa não se altera.
A transmutação nuclear consiste em bombardear os núcleos com uma partícula (nêutron, alfa, beta, etc.), o que provoca a produção de um novo núcleo.
Estudo da eletrosfera do átomo
Com os exemplos, vamos ver como os elétrons no átomo de oxigênio (O) e no átomo de bromo (Br) estão distribuídos. ₈O → Sabemos que esta representação indica que o átomo de oxigênio possui 8 prótons (p) no núcleo e 8 elétrons (e–) na eletrosfera. Portanto, o átomo de oxigênio possui apenas 2 camadas eletrônicas ou 2 níveis de energia e 6 elétrons na camada de valência.
Assim podemos observar que o átomo de bromo possui 4 camadas eletrônicas ou 4 níveis de energia e 7 elétrons na camada de valência.
Os íons
A meia-vida de um isótopo radioativo é o tempo que leva para metade de sua massa decair. A fissão nuclear é a quebra de um núcleo com formação de núcleos menores e liberação de grande quantidade de energia. Resposta: o novo átomo formado possui número atômico 38 e número de massa 85. d) Conforme afirmado no enunciado, “O isótopo Kr-85 é um gás radioativo inerte com meia-vida de 11 anos”.
A representação ₅₃I¹⁻ indica que este íon possui 1 elétron a mais na eletrosfera em relação ao número de prótons.
A classificação periódica de Mendeleiev
Mas durante o século XIX, o número de elementos químicos conhecidos aumentou enormemente devido ao grande desenvolvimento tecnológico. Este ritmo acelerado de novos conhecimentos sobre os constituintes da natureza levou à necessidade de agrupá-los de acordo com as suas propriedades para uma melhor compreensão dos elementos. Um nome se destacou nessa busca pela compreensão das propriedades dos elementos: Dimitri Ivanovich Mendeleev.
Este cientista fez o trabalho mais importante neste sentido, e a tabela periódica que utilizamos no século XXI é o resultado do trabalho deste mestre.
Entendendo a tabela periódica
Os elementos encontrados nos grupos A são chamados de elementos representativos, e o número do grupo é igual ao número de elétrons na última camada (somente nos grupos A). Além da numeração das linhas verticais, são atribuídos os nomes conhecidos do primeiro membro da família. Os metais encontrados no Grupo B da tabela periódica são conhecidos como elementos de transição.
Indique o número de elétrons encontrados na última camada de cada elemento do exercício anterior (consulte apenas a tabela periódica, sem fazer a distribuição de elétrons).
Metais, ametais, hidrogênio e gases nobres
Propriedades periódicas
Na Figura 4.9 podemos ver o exemplo entre o sódio (Na) e o argônio (Ar), que estão no terceiro período. Assim podemos fazer uma generalização de como a energia de ionização varia na tabela periódica (Figura 4.13). Com base no que vimos até agora e analisando a tabela da Figura 4.15, podemos fazer uma generalização de como a eletronegatividade varia na tabela periódica (Figura 4.16).
O raio atômico e a energia de ionização mudam ao longo da tabela periódica, e há uma maneira pela qual essa mudança ocorre.
Regra do octeto
Devemos lembrar que o hélio, um gás nobre, possui uma única camada com apenas 2 elétrons, o que o torna muito estável. Portanto, para alguns elementos com número atômico pequeno, como hidrogênio e lítio, a estabilidade é alcançada não com 8 elétrons, mas com apenas 2 em sua primeira camada eletrônica. Esta regra que utilizaremos nos ajuda a ter uma ideia do comportamento de alguns elementos.
Desta forma, os átomos fazem ligações químicas entre si, com o objetivo de atingir esta situação ideal em que apresentarão uma distribuição de elétrons nas camadas, semelhante à de um gás nobre.
Ligação iônica
Vejamos: o cloro (grupo VII A ou 17 da tabela periódica) possui sete elétrons em sua última camada eletrônica. A ligação iônica ocorre entre elementos de baixa eletronegatividade (metais) com outros de alta eletronegatividade (não metais). Qual a fórmula provável do composto iônico formado pelos elementos (anote as respostas no seu caderno): . a) lítio e cloro.
Há um vídeo na plataforma que o ajudará a ter uma boa visão geral da ligação iônica.
Ligação covalente
Quando dois átomos compartilham um único par de elétrons, a ligação é considerada simples, como no exemplo do HCl e da água. Quando dois átomos compartilham dois pares de elétrons, a ligação é dupla, como no caso do dióxido de carbono (CO2; O=C=O). A ligação covalente ocorre entre elementos com alta eletronegatividade (que tendem a ganhar elétrons), compartilhando assim elétrons, formando o que chamamos de moléculas.
Com base nessas informações, escreva a fórmula estrutural da ureia marcando as ligações simples com um travessão (–) e as ligações duplas com dois travessões.
Estruturas eletrônicas de Lewis
4º passo: distribuir pares de elétrons aos átomos ligados ao átomo central até que seus octetos estejam completos. Construa a estrutura eletrônica das moléculas (escreva as respostas no caderno): . a) CO2 b) HNO2 c) HClO4.
Ligação metálica
Polaridade das ligações
Quando dois átomos de elementos químicos diferentes se unem, a ligação torna-se polarizada devido à diferença de eletronegatividade entre eles. Assim, quando a diferença de eletronegatividade é muito forte, a ligação iônica domina, mas quando essa diferença não é mais tão forte, a ligação covalente domina. Utilizando o conceito de diferença de eletronegatividade, podemos identificar o tipo de ligação presente em uma substância.
Se consultarmos os valores de eletronegatividade na tabela periódica (unidade 4), temos: flúor 4,0 e magnésio 1,2.
Geometria e polaridade das moléculas
Eles são dipolo permanente – dipolo permanente, dipolo induzido instantâneo (ou dipolo induzido) e ligação de hidrogênio. Na Figura 5.21, as ligações de hidrogênio estabelecidas pelas moléculas de água são representadas por pontos. Porém, o etanol possui ligações de hidrogênio entre suas moléculas, enquanto o éter metílico possui um dipolo permanente.
O fluoreto de hidrogênio, como o nome sugere, consiste em átomos de hidrogênio e flúor, formando assim ligações de hidrogênio entre suas moléculas.
Você percebeu que não consegue nomear todos os materiais e substâncias com os quais entrou em contato, mas conseguiu compreender que estamos falando de muitas substâncias diferentes. Particularmente encorajados por esta grande diversidade de materiais, os especialistas dividiram a química em duas grandes áreas: a química inorgânica e a química orgânica. A química inorgânica é a parte da química que estuda substâncias de origem mineral e algumas substâncias menos complexas que contêm carbono, como o dióxido de carbono (CO₂).
Considerando todas as substâncias estudadas pela Química Inorgânica, podemos agrupá-las em pelo menos quatro grupos que chamamos de funções inorgânicas.
Funções inorgânicas
Óxido básico
Tanto o CaO quanto o Ca(OH)₂ são utilizados como argamassa, no tingimento de cal (caiação) e no preparo de doces. Pela característica básica desse óxido, ele pode reagir com ácidos, reduzindo a acidez do solo.
Óxido ácido (anidrido)
Os óxidos ácidos também são chamados de anidridos (sem água), pois podem, teoricamente, ser obtidos pela desidratação de ácidos oxigenados. Os óxidos CO₂, SO2 e NOx (representação genérica de vários óxidos de nitrogênio) são os principais gases poluentes da atmosfera. O CO₂ (dióxido de carbono), em grandes quantidades, é um dos maiores causadores do chamado efeito estufa, que é o aquecimento global da Terra.
Mesmo onde essas concentrações não ultrapassam, a chuva é ligeiramente ácida, pois é um óxido ácido.
Óxido neutro
A liberação no ar de grandes quantidades de óxidos de nitrogênio (NOx) ou enxofre (SO₂) gera um problema ambiental denominado chuva ácida devido aos altos níveis de acidez que a chuva atinge.
Peróxidos
Química ambiental
O termo efeito estufa refere-se a um fenômeno natural conhecido que é responsável pelo aumento da temperatura da atmosfera terrestre. O agravamento do efeito estufa pode ser causado pelo aumento da concentração de determinados gases na atmosfera, principalmente o dióxido de carbono. Este aumento, cerca de 11% nos últimos trinta anos, contribui para o aumento da temperatura média da Terra, através do efeito estufa.
As atividades humanas produzem mudanças na atmosfera, como a chuva ácida, o efeito estufa e um buraco na camada de ozônio.
