FORMAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS

FORMAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS

Os ÁTOMOS, para adquirir a MENOR ENERGIA possível, podem estabelecer LIGAÇÕES químicas ou atômicas.

Essas ligações podem ser efetuadas entre átomos do mesmo elemento ou de elementos diferentes, envolvendo os elétrons de valência de cada um.

Através dessas ligações atômicas surgem as SUBSTÂNCIAS, espécies químicas com características e propriedades específicas, diferentes daquelas dos átomos que as formam.

SUBSTÂNCIAS SÃO REPRESENTADAS quimicamente por FÓRMULAS.

As SUBSTÂNCIAS são classificadas em dois tipos básicos, SIMPLES (átomos do mesmo elemento) ou COMPOSTAS (átomos de elementos diferentes).

SUBSTÂNCIAS SIMPLES podem ser METAIS, AMETAIS ou HIDROGÊNIO.

SUBSTÂNCIAS COMPOSTAS podem ser INORGÂNICAS ou ORGÂNICAS.

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ÁTOMOS LIGAÇÕES

SUBSTÂNCIAS

SIMPLES COMPOSTAS

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• Metais são formados unicamente por átomos do mesmo metal.

• Cristais são formados por metais e ametais ou metais e H.

• Moléculas são formadas por ametais, ametais e H ou então só H (H₂).

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EXEMPLOS

FÓRMULA DA SUBSTÂNCIA

TIPO DE SUBSTÂNCIA

CLASSIFICAÇÃO DA

SUBSTÂNCIA

TOTAL DE ÁTOMOS

Fe simples metal 1 Fe

O₂ simples molécula 2 O

H₂ simples molécula 2 H

NaCl composta cristal 1 Na + 1 Cl

H₂O composta molécula 2 H + 1 O

HNO₃ composta molécula 1 H + 1 N + 3 O Ca(OH)₂ composta cristal 1 Ca + 2 O + 2 H

Fe₂O₃ composta cristal 2 Fe + 3 O

CO₂ composta molécula 1 C + 2 O

Mg(NO₃)₂ composta cristal 1 Mg + 2 N + 6 O C₂H₅OH composta molécula 2 C + 6 H + 1 O ---

TRANSFORMAÇÕES MATERIAIS

São alterações que implicam em mudanças no estado de agregação (físico) ou mesmo no rompimento das ligações atômicas formadoras da substância.

REAÇÕES QUÍMICAS

São explicações a respeito da reorganização dos átomos que formam as substâncias; são geralmente escritas utilizando símbolos.

A reação química envolve somente a recombinação dos átomos, não há destruição nem criação de qualquer deles.

EXEMPLOS

• IODO SÓLIDO ( I_{2 (S)} ) sublima formando IODO GASOSO ( I_{2 (G)} ) (física)

• GÁS HIDROGÊNIO (H_2(G)) reage com GÁS OXIGÊNIO (O_2(G)) formando VAPOR D’ÁGUA (H₂O_(V)) (química)

--- FÍSICAS

NÃO HÁ produção de NOVAS SUBSTÂNCIAS H₂O _(L) → H₂O _(G)

QUÍMICAS

HÁ produção de NOVAS SUBSTÂNCIAS CaO _(S) + H₂O _(L) → Ca(OH)_2(AQ)

EQUAÇÕES QUÍMICAS

São representações simbólicas de reações químicas em termos de fórmulas das substâncias envolvidas.

x, y, z, w quantidades (coeficientes)

x A + y B → → → → z C + w D

C, D produtos

EXEMPLO

3 H

+ N

→ 2 NH

3 moléculas (espécies) de gás hidrogênio reagem com 1 molécula (espécie) de gás nitrogênio para formar 2 moléculas (espécies) de gás amônia.

Coeficientes : 3 ; 1 ; 2 Reagentes : H

e N

Produto : NH

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• Quando os coeficientes de uma equação química estão corretos, as quantidades de átomos de cada elemento são iguais nos dois membros (reagentes e produtos), o que significa que não houve criação nem destruição de átomos.

• Uma reação com átomos de reagentes e produtos em quantidades iguais está BALANCEADA ou AJUSTADA; para tanto é necessário determinar os valores corretos dos coeficientes.

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REAGENTES TRANSFORMAM-SE PRODUTOS

EM

BALANCEAMENTO DE EQUAÇÕES QUÍMICAS

Há vários métodos para se determinar os valores corretos dos coeficientes de uma equação química; utilizaremos aquele cuja técnica é AUMENTAR AS QUANTIDADES ONDE ESTIVEREM FALTANDO.

EXEMPLOS

1. Escreva a equação química balanceada que representa a obtenção do monóxido de carbono gasoso (CO) a partir de carbono grafite (C) e gás oxigênio (O₂).

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C _(GRAF) + O_{2 (G)} → CO _(G)

reagentes produto

C = 1 C = 1

O = 2 O = 1

Percebe-se que nos reagentes há 2 átomos de O, enquanto no produto há apenas 1 átomo de O; aumenta-se então o coeficiente do produto (onde está faltando oxigênio), de 1 para 2.

C _(GRAF) + O_{2 (G)} → 2 CO _(G)

reagentes produto

C = 1 C = 2

O = 2 O = 2

Nota-se agora que nos reagentes há 1 átomo de C, enquanto no produto há 2 átomos de C, aumenta-se então o coeficiente do reagente (onde está faltando carbono), de 1 para 2.

2 C _(GRAF) + O_{2 (G)} → 2 CO _(G)

reagentes produto

C = 2 C = 2

O = 2 O = 2

Neste ponto, a quantidade de átomos de C e de O nos reagentes é igual à existente nos produtos.

A reação está balanceada : 2 C _(GRAF) + O_{2 (G)} → 2 CO _(G)

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EXEMPLOS

2. A nitroglicerina, C₃H₅(NO₃)₃ ao explodir libera grande quantidade de energia e forma os gases nitrogênio, N₂ , dióxido de carbono, CO₂ , água e oxigênio, O₂. Escreva a equação química balanceada que representa esse fenômeno; utilize os menores coeficientes inteiros possíveis.

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? C₃H₅(NO₃)₃ → ? N_{2 (G)} + ? CO_{2 (G)} + ? H₂O _(V) + ? O_{2 (G)}

reagente produtos

C = 3 C = 1

H = 5 H = 2

N = 3 N = 2

O = 9 O = 5

• Passo 1:

? C₃H₅(NO₃)₃ → ? N2 (G) + 3 CO_{2 (G)} + ? H₂O _(V) + ? O_{2 (G)}

reagente produtos

C = 3 C = 3

H = 5 H = 2

N = 3 N = 2

O = 9 O = 9

• Passo 2:

2 C₃H₅(NO₃)₃ → ? N2 (G) + 3 CO_{2 (G)} + 5 H₂O _(V) + ? O_{2 (G)}

reagente produtos

C = 6 C = 3

H = 10 H = 10

N = 6 N = 2

O = 18 O = 13

• Passo 3:

2 C₃H₅(NO₃)₃ → ? N2 (G) + 6 CO_{2 (G)} + 5 H₂O _(V) + ? O_{2 (G)}

reagente produtos

C = 6 C = 6

H = 10 H = 10

N = 6 N = 2

O = 18 O = 19

• Passo 4:

2 C₃H₅(NO₃)₃ → 3 N_{2 (G)} + 6 CO_{2 (G)} + 5 H₂O _(V) + ? O_{2 (G)}

reagente produtos

C = 6 C = 6

H = 10 H = 10

N = 6 N = 6

O = 18 O = 19

• Passo 5:

2 C₃H₅(NO₃)₃ → 3 N2 (G) + 6 CO_{2 (G)} + 5 H₂O _(V) + ½ O_{2 (G)}

reagente produtos

C = 6 C = 6

H = 10 H = 10

N = 6 N = 6

O = 18 O = 18

• Para evitar coeficiente fracionário: coeficientes X 2

• Passo 6:

4 C₃H₅(NO₃)₃ → 6 N2 (G) + 12 CO_{2 (G)} + 10 H₂O _(V) + O_{2 (G)}

reagente produtos

C = 12 C = 12

H = 20 H = 20

N = 12 N = 12

O = 36 O = 36

• A reação está balanceada; os coeficientes são: 4 ; 6 ; 12 ; 10 ; 1.

4 C₃H₅(NO₃)₃ → 6 N_{2 (G)} + 12 CO_{2 (G)} + 10 H₂O _(V) + O_{2 (G)}

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EXERCÍCIOS

3. Efetue o balanceamento das equações a seguir, utilizando como resposta os menores coeficientes inteiros :

--- a) Li + H₂O → LiOH + H₂ b) Sn + SnCl₄ → SnCl₂

c) C₂H₄(OH)₂ + O₂→ CO₂ + H₂O

d) K₄Fe(CN)₆ + H₂SO₄ + H₂O → K₂SO₄ + FeSO₄ + (NH₄)₂SO₄ + CO

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a) 2 Li + 2 H₂O → 2 LiOH + H₂ b) Sn + SnCl₄→ _{2 SnCl2} c) 2 C₂H₄(OH)₂ + 5 O₂→ _{4 CO2 + 6 H2O}

d) K₄Fe(CN)₆ + 6 H₂SO₄ + 6 H₂O → _{2 K2SO4 + FeSO4 + 3 (NH4)2SO4 + 6 CO}

--- 4. Escreva quimicamente as representações das transformações citadas a

seguir, utilizando na resposta os menores coeficientes inteiros :

--- a) Magnésio metálico (Mg) reage com ácido clorídrico, produzindo gás

hidrogênio (H₂), inflamável e cloreto de magnésio (MgCl₂) .

b) O bicarbonato de sódio (NaHCO₃) , utilizado como antiácido estomacal, elimina o excesso de HCl, produzindo cloreto de sódio (NaCl), água e anidrido carbônico (CO₂) .

c) O propano (C₃H₈), componente do gás de isqueiro, reage com gás oxigênio (O₂) liberando energia e formando gás carbônico e água.

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a) Mg + 2 HCl → _{H2 + MgCl2}

b) NaHCO₃ + HCl → _{NaCl + H2O + CO2} c) C₃H₈ + 5 O₂→ _{3 CO2 + 4 H2O}

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PESOS ATÔMICOS ou MASSAS ATÔMICAS

Sabe-se hoje que os elementos naturais podem ser misturas de isótopos, e que cada isótopo tem uma certa massa característica.

Sabe-se também que as porcentagens dos diferentes isótopos na maioria dos elementos naturais permanece constante.

Desta forma admite-se o termo MASSA ATÔMICA MÉDIA para cada elemento como a média ponderada das massas de seus isótopos.

As Massas Atômicas são determinadas com exatidão pelo Espectrômetro de Massas, um equipamento capaz de informar as massas de cada isótopo e sua abundância relativa, através da comparação com um padrão pré- estabelecido.

Entende-se por Abundância Relativa de um isótopo a fração do número total de átomos do elemento constituída pelos átomos do isótopo.

O padrão utilizado atualmente é o isótopo de massa exatamente 12 (u) do carbono, cuja massa é igual a 1,99265.10^-23 g.

Desta forma, UMA UNIDADE DE MASSA ATÔMICA (u) corresponde exatamente à massa de ¹₁₂ do carbono de massa 12, o carbono - 12.

23 24 23

1,99265.10

1 u 1 u 1,66.10 g ou 1g 6,022.10 u

12

−

= = − =