Quimica -etapa_2_-_estrutura_

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Apostila de Quimica

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  1. 1. Rodovia BR 470, km 71, n° 1.040, Bairro Benedito Caixa postal n° 191 - CEP: 89.130-000. lndaial-SC Fone: (0xx47) 3281-9000/3281-9090 Home-page: www.uniasselvi.com.br Curso de Nivelamento de Química Centro Universitário Leonardo da Vinci Organização: Professora: Msc. Renata J. Ferraz Bianco Reitor da UNIASSELVI Prof. Malcon Anderson Tafner Pró-Reitor de Ensino de Graduação a Distância Prof. Janes Fidélis Tomelin Pró-Reitor Operacional de Ensino de Graduação a Distância Prof. Hermínio Kloch Diagramação e Capa Davi Schaefer Pasold Revisão: José Roberto Rodrigues Todos os direitos reservados à Editora Grupo UNIASSELVI - Uma empresa do Grupo UNIASSELVI Fone/Fax: (47) 3281-9000/ 3281-9090 Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Proibida a reprodução total ou parcial da obra de acordo com a Lei 9.610/98.
  2. 2. A PRESENTAÇÃO Olá, caro acadêmico, seja bem-vindo ao Curso de Nivelamento de Química. Este é o momento de rever os conteúdos de química do Ensino Médio de maneira flexível e de fácil compreensão. Com o curso de nivelamento ficará muito mais simples definir, entender e identificar a química em seu dia a dia e associar a teoria com a prática. Objetivos do Curso • Revisar os conteúdos de química do Ensino Médio; • Adquirir conceitos teóricos e práticos dos conteúdos de química; • Facilitar o entendimento da disciplina de Química durante o curso superior; • Manusear de forma completa a tabela periódica; • Associar a química com o cotidiano. Conteúdos Programáticos do Curso Etapa 2 • Estrutura Atômica e Tabela Periódica: Identificar os
  3. 3. modelos atômicos, definir elemento químico e suas propriedades, definir íons e suas propriedades, realizar uma configuração eletrônica, identificar um orbital atômico, rever as propriedades Periódicas. Etapa 3 • Ligações Químicas: Realizar e diferenciar ligações iônicas, ligações covalentes e ligações metálicas. Etapa 4 • Funções Inorgânicas: Rever as definições, classificações e nomenclatura dos Ácidos, Bases, Sais e Óxidos. Etapa 5 • Introdução à Química Orgânica: Relembrar as características químicas do elemento Carbono e suas propriedades, rever os Hidrocarbonetos e as Funções Orgânicas. Caro estudante, no final de cada unidade você encontrará as autoatividades que o ajudarão a fixar os conteúdos estudados. Bons estudos!
  4. 4. 5 Química Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. Caro acadêmico, você sabe definir a química? A Química é definida como a ciência que estuda a composição da matéria, suas interações e transformações. Quando falamos em composição química, nos referimos aos elementos químicos que estão presentes. Tudo que possui massa, volume e ocupa lugar no espaço é definido como: Matéria. Toda matéria é formada por átomos. Átomo = menor partícula que constitui a matéria. Então, conhecendo a constituição da matéria, identificamos quais os átomos que a formam, ou seja, quais os elementos químicos que estão presentes. Exemplo: O ar atmosférico é composto principalmente por oxigênio (O2 ) e nitrogênio (N2 ). A poluição atmosférica é composta por gases como: CO, CO2 , SO2 , NO e NO2 . ESTRUTURA ATÔMICA
  5. 5. 6 Curso de Nivelamento Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. MODELOS ATÔMICOS Modelo é uma representação da realidade. Modelo atômico é uma representação que procura explicar, sob o ponto de vista científico, fenômenos relacionados à estrutura da matéria e às formas como ela se expressa (DALTAMIR MAIA, 2007). Um modelo atômico tem como objetivo explicar a estrutura microscópica da matéria. MODELO ATÔMICO DE DALTON O cientista inglês John Dalton (1766-1844) propôs, em 1803, o seguinte modelo para descrição da matéria (DALTAMIR MAIA, 2007): •Amatéria é formada por átomos, esferas maciças, indivisíveis e indestrutíveis. Este modelo ficou conhecido como: FONTE: Disponível em: <http://www.grupoescolar.com/ img-conteudo/modelo_atomico2.GIF>. Acesso em: 18 maio 2011. FIGURA 1 - BOLA DE BILHAR
  6. 6. 7 Química Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. MODELO ATÔMICO DE THOMSON J. Thomson, em 1898, baseado nas evidências de que os átomos eram formados por pequenas partículas carregadas negativamente (elétrons -) e positivamente (prótons +), propôs que os átomos deveriam ser formados por uma esfera positiva, incrustada de elétrons, de modo que a carga total fosse nula (DALTAMIR MAIA, 2007). Este modelo ficou conhecido como: FONTE: Disponível em: <http://3.bp.blogspot.com/_ XUG2SkvNzrE/S9bfYk4c2EI/AAAAAAAAAZI/ D7Y74Mfv-Lw/s1600/20070924klpcnafyq_29_Ges_ SCO.png>. Acesso em: 18 maio 2011. MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD Rutherford (1871-1937) propôs que o átomo seria esférico, tendo, no centro, um núcleo positivo que continha a massa do átomo. A região fora do núcleo, chamada de eletrosfera, deveria ser ocupada pelos elétrons de carga FIGURA 2 - PUDIM DE PASSAS
  7. 7. 8 Curso de Nivelamento Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. negativa, orbitando ao redor do núcleo. (DALTAMIR MAIA, 2007). Este modelo lembrava um sistema solar, planetário. FONTE: Disponível em: <http://www.racionalismocristao.org/ gazeta/diversos/fig-3-atomo.gif>. Acesso em: 18 maio 2011. MODELO ATÔMICO DE BOHR – TEORIA ATÔMICA ATUAL Niels Bohr (1885-1962) desenvolveu um modelo atômico partindo dos seguintes postulados (DALTAMIR MAIA, 2007): • Os elétrons movem-se em órbitas circulares em torno do núcleo do átomo; • O núcleo é positivo e as órbitas são regiões específicas disponíveis para acomodar os elétrons de carga negativa, as chamadas camadas eletrônicas ou níveis de energia. FIGURA 3 - ÁTOMO
  8. 8. 9 Química Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. • Cada camada eletrônica ou nível de energia foi representado por uma letra: K, L, M, N, O, Pe Q, respectivamente, recebendo um número quântico principal (n) de 1 a 7. FONTE: Disponível em: <http://www.portalsaofrancisco.com.br/ alfa/modelos-atomicos/imagens/modelos-atomicos-7. jpg>. Acesso em: 18 maio 2011. ELEMENTO QUÍMICO Caro acadêmico, o que é um elemento químico? Elemento químico é definido como o conjunto de átomos iguais, ou seja, que apresentam o mesmo número atômico (Z). Todo elemento químico é representado por um símbolo, onde, segundo a IUPAC (UNIÃO INTERNACIONAL DE QUÍMICA PURA E APLICADA), a primeira letra deve ser maiúscula e a segunda letra, se houver, deve ser minúscula. FIGURA 4 - CAMADAS ELETRÔNICAS
  9. 9. 10 Curso de Nivelamento Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. Exemplo: Na, Li, Po, C, H, O, etc. A nomenclatura dos elementos químicos se origina do latim. Exemplo: Plumbum = Chumbo (Pb). • PARTÍCULAS FUNDAMENTAIS DA MATÉRIA Lembrando: Toda matéria é formada por átomos, ou seja, por elementos químicos. Cada elemento químico possui partículas fundamentais. São elas: • PRÓTONS (p) – CARGA POSITIVA + • ELÉTRONS (é) – CARGA NEGATIVA – • NÊUTRONS (n) – CARGA NEUTRA – NULA. Regra: Para elemento químico Z = p = é Ou seja, número atômico é igual ao número de prótons e elétrons. Cada elemento possui o seu número atômico (Z), a sua massa atômica (A) e o seu número de nêutrons (n). Para verificar estas informações basta consultar uma tabela periódica, porém o número de nêutrons deve ser calculado:
  10. 10. 11 Química Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. n = A – Z Onde: n = número de nêutrons A = número de massa atômica Z = número atômico Exemplo: 13 Al 27 n = A – Z ------ n = 27 – 13 ------ n = 14 Logo: A = Z+ n OBS: A massa atômica sempre será maior que o número atômico. CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA Linus Pauling criou um diagrama para que possamos distribuir os elétrons de um átomo em ordem crescente de energia em níveis e subníveis de energia. Para realizar uma distribuição eletrônica deve-se usar o número atômico (Z) do átomo e respeitar a ordem do diagrama de Linus Pauling. Para isso basta seguir as setas de cima para baixo na diagonal. A soma dos elétrons dos subníveis deve ser igual ao valor do número atômico do átomo. Subníveis de energia: são quatro - s, p, d e f Cada subnível de energia comporta um número máximo de elétrons e um número quântico secundário (l).
  11. 11. 12 Curso de Nivelamento Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. Subníveis s p d f N° Max. de elétrons 2 elétrons 6 elétrons 10 elétrons 14 elétrons N° quântico secundário 0 1 2 3 QUADRO 1 - SUBNÍVEIS DE ENERGIA FONTE: A autora FIGURA 5 - DIAGRAMA DE LINUS PAULING: FONTE: Disponível em: <http://4.bp.blogspot.com/_e_eEXaurGF4/ Sj6vF9gcWaI/AAAAAAAAAAU/YCBXvrbisDc/s400/ diagrama+Linus+Pauling.JPG>. Acesso em: 18 maio 2011. Camada de Valência (C.V): é a camada que apresenta o maior número quântico principal, é a mais energética, mas afastada do número, logo, é a última camada. O número quântico principal é o valor numérico que está antes do subnível e indica a camada eletrônica ou nível de energia (K, M, N, O, P e Q).
  12. 12. 13 Química Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. Exemplo: 1s2 → 1 = número quântico principal = camada ou nível K s = subnível Exemplo: Fe26 – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 Verifique que a soma dos elétrons dos subníveis de energia deu o valor do número atômico, 26. Nesta distribuição eletrônica a camada de valência é 4s2 , pois 4 é o maior número quântico principal e indica a 4ª camada eletrônica, que é a camada N. ORBITAIS ATÔMICOS Orbital atômico é o local mais provável de se encontrar os elétrons de um átomo. O orbital atômico é representado por um “quadradinho”. Cada subnível de energia possui um número de orbital, que será sempre a metade do número de elétrons que o subnível comporta. Cada orbital possui um número quântico magnético ou azimutal (ml), que se encontra abaixo do mesmo. Vide o quadro:
  13. 13. 14 Curso de Nivelamento Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. FONTE: Disponível em: <https://lh6.googleusercontent.com/- zFGELwP2hMs/TYZvd8TMuEI/AAAAAAAAACs/ ekZG3ajJEN4/s1600/orbtais.jpg>. Acesso em: 18 maio 2011. QUADRO 2 - NÚMERO DE ORBITAL FONTE: Disponível em: <http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9G cRMDaskZbNJEtDCM4ka1bQssPT6ENzRVB32I5LWXAGps Sssxxp2&t=1>. Acesso em: 18 maio 2011. FIGURA 6 - SUBNÍVEIS E ORBITAIS
  14. 14. 15 Química Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. Cada orbital comporta no máximo dois elétrons. Os elétrons são representados por Spins (vide figura acima). Número quântico de spin (ms): para cima ↑ = +1/2 Spin para baixo ↓ = -1/2 Regra de Hund: Os orbitais devem ser preenchidos primeiramente com todos os spins para cima e depois se necessário para baixo. Exemplo: FONTE: Disponível em: <http://t0.gstatic.com/images?q=tb n:ANd9GcQKLGUEbwKMO5ZTcIHcH2saDEIhMs hVG11K91tDrelr4qtXYIfwiA&t=1>. Acesso em: 18 maio 2011. FIGURA 7 - REGRA DE HUND Caro acadêmico, os orbitais completos com dois elétrons são chamados de emparelhados, com um elétron desemparelhado e, sem elétron, vazio.
  15. 15. 16 Curso de Nivelamento Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. Para se definir os quatro números quânticos deve-se utilizar o subnível mais energético da distribuição eletrônica. São eles: número quântico principal (n), número quântico secundário (l), número quântico magnético ou azimutal (ml) e número quântico de spin (ms). Exemplo: FONTE: Disponível em: <http://pessoal.educacional.com.br/up/50280001/4524765/ EstruturaAtomica(1).ppt>. Acesso em: 18 maio 2011. TABELA PERIÓDICA Caro acadêmico, você conhece todas as informações que a tabela periódica oferece sobre os elementos químicos? A tabela periódica é o local onde atualmente 118 elementos químicos estão organizados em ordem crescente de seus números atômicos (Z). Ela possui 18 famílias, que são as linhas verticais da tabela, que são divididas em dois grupos: o grupo A, que são as colunas verticais mais altas, e o grupo B, que são as colunas verticais mais baixas e centrais. QUADRO 3 - NÚMEROS QUÂNTICOS
  16. 16. 17 Química Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. FONTE: Disponível em: <http://www.google.com.br/url?sa=t&source=web&cd=2&ved=0C CQQFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.maristas.org.br%2Fcolegios%2Fassunca o%2Fpags%2Fsite_colegio%2Fespaco%2F2008_quimica%2Ftabela_periodica. ppt&ei=aLDSTfqmCePd0QH_pdHSCw&usg=AFQjCNFDilztf5wCcqrtTvrDyqCldJ rgyg&sig2=UdO-66J6m5gtObU9dTvyxQ>. Acesso em: 18 maio 2011. A tabela periódica possui sete períodos, que são as linhas horizontais,numeradosde1a7,querepresentamassetecamadas ou níveis eletrônicos: K, L, M, N, O, P e Q, respectivamente. Lembre-se de que as séries dos lantanídeos e actinídeos pertencem ao sexto e sétimo período, respectivamente. As famílias do grupo A são chamadas de elementos representativos, do grupo B são chamadas metais de transição e as séries dos lantanídeos e actinídeos são chamadas de metais de transição interna. FIGURA 8 - TABELA PERIÓDICA
  17. 17. 18 Curso de Nivelamento Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. Confira na figura abaixo: FONTE: Disponível em: <http://www.google.com.br/url?sa=t&source=web&cd=2&ved =0CCQQFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.maristas.org.br%2Fcolegios%2Fa ssuncao%2Fpags%2Fsite_colegio%2Fespaco%2F2008_quimica%2Ftabela_ periodica.ppt&ei=aLDSTfqmCePd0QH_pdHSCw&usg=AFQjCNFDilztf5wCcq rtTvrDyqCldJrgyg&sig2=UdO-66J6m5gtObU9dTvyxQ>. Acesso em: 18 maio 2011. Quando você realizou as distribuições eletrônicas, definiu- se como camada de valência o maior número quântico principal, e agora você pode utilizá-lo também para definir o período em que o elemento se encontra na tabela periódica. Exemplo: Camada de valência do K (potássio) = 4s1 , o 4 indica que o potássio está no quarto período da tabela, ou seja, na quarta linha horizontal. FIGURA 9 - ELEMENTOS DA TABELA PERIÓDICA
  18. 18. 19 Química Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. Caro acadêmico, lembre-se de que a tabela periódica é uma ferramenta de apoio para as aulas de Química, por isso não se preocupe em decorá-la, basta saber usá-la. FONTE: Disponível em: <http://www.guiadacarreira.com.br/wp-content/uploads/tabela- periodica-completa.png>. Acesso em: 18 maio 2011. Verifique na tabela abaixo! FIGURA 10 - TABELA PERIÓDICA DOS ELEMENTOS DO UNIVERSO CONHECIDO
  19. 19. 20 Curso de Nivelamento Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. Caro acadêmico, verifique na legenda de sua tabela onde estão estas informações. Exemplo: Dica: A massa atômica apresenta valor maior que o número atômico! FONTE: Disponível em: <http://2.bp.blogspot.com/_mXA70QAvrTg/ TFsWAWNn6xI/AAAAAAAAAAc/uEBGRvzQvdM/s1600/legenda. jpg>. Acesso em: 18 maio 2011. FIGURA 11 - INFORMAÇÕES DO ELEMENTO QUÍMICO Observe também a tabela de íons, que se encontra atrás da tabela. Exemplo:
  20. 20. 21 Química Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. FONTE: Disponível em: <http://leonnjr.files.wordpress.com/2010/09/ions-cations-e- anions-tabela-do-objetivo.gif>. Acesso em: 18 maio 2011. Aproveite para verificar na tabela de íons, acima, as espécies químicasqueapresentamnox(carga)positiva,quesãooscátions que doam elétrons, e os com nox (carga) negativa, que são os ânionseganhamelétrons. FIGURA 12 - TABELA DE ÍONS Agora é com você, caro acadêmico! Após toda esta revisão, coloque seus conhecimentos em prática nos exercícios de fixação A seguir.
  21. 21. 22 Curso de Nivelamento Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. 1) Átomo é a menor partícula que constitui a matéria. Vários modelos atômicos foram desenvolvidos com o intuito de representar um átomo. Um dos modelos que pertence à teoria atômica atual apresenta um núcleo positivo e ao seu redor giram os elétrons em sete camadas eletrônicas ou níveis de energia. Quem foi o criador deste modelo? a) ( ) John Dalton. b) ( ) Rutherford. c) ( ) J.J Thomson. d) ( ) Niels Bohr. 2) Realize a configuração eletrônica do enxofre e indique o número de elétrons na camada de valência. a) ( ) 1 s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 = 2 elétrons. b) ( ) 1 s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 , 3p4 = 6 elétrons. c) ( ) 1 s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 , 3p5 = 7 elétrons. d) ( ) 1 s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 , 3p1 = 3 elétrons. 3) Sabendo que um elemento químico apresenta massa atômica igual a 16 e número atômico igual a 8, apresente o símbolo deste elemento e seu número de nêutrons. a) ( ) Símbolo = O (oxigênio) / nêutrons → n = A – Z → n = 16 – 8 = 8. b) ( ) Símbolo = Na (sódio) / nêutrons → n = A – Z → n = 23 A UTOATIVIDADES
  22. 22. 23 Química Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. – 11 = 12. c) ( ) Símbolo = Ca (cálcio) / nêutrons → n = A – Z → n = 40 – 20 = 20. d) ( ) Símbolo = S (enxofre) / nêutrons → n = A – Z → n = 32 – 16 = 16. 4) Qual o elemento químico que ocupa o quinto período na família dos metais alcalinos terrosos da tabela periódica? a) ( ) O Chumbo (Pb). b) ( ) O Manganês (Mn). c) ( ) O Flúor (F). d) ( ) O Estrôncio (Sr).
  23. 23. 24 Curso de Nivelamento Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. MAIA, Daltamir Justino; BIANCHI, J. C. de A. Química Geral: fundamento. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2007. USBERCO, J; SALVADOR, E. Química. 5. ed. São Paulo: Saraiva. 2006. Volume Único. R EFERÊNCIAS
  24. 24. 26 Curso de Nivelamento Copyright © Editora GRUPO UNIASSELVI 2011. Todos os direitos reservados. 1) Átomo é a menor partícula que constitui a matéria. Vários modelos atômicos foram desenvolvidos com o intuito de representar um átomo. Um dos modelos que pertence à teoria atômica atual apresenta um núcleo positivo e ao seu redor giram os elétrons em sete camadas eletrônicas ou níveis de energia. Quem foi o criador deste modelo? a) ( ) John Dalton. b) ( ) Rutherford. c) ( ) J.J Thomson. d) ( x ) Niels Bohr. 2) Realize a configuração eletrônica do enxofre e indique o número de elétrons na camada de valência. a) ( ) 1 s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 = 2 elétrons. b) ( x ) 1 s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 , 3p4 = 6 elétrons. c) ( ) 1 s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 , 3p5 = 7 elétrons. d) ( ) 1 s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 , 3p1 = 3 elétrons. 3) Sabendo que um elemento químico apresenta massa atômica igual a 16 e número atômico igual a 8, apresente o símbolo deste elemento e seu número de nêutrons. a) ( x ) Símbolo = O (oxigênio) / nêutrons → n = A – Z → n = 16 – 8 = 8. b) ( ) Símbolo = Na (sódio) / nêutrons → n = A – Z → n = 23 – 11 = 12. c) ( ) Símbolo = Ca (cálcio) / nêutrons → n = A – Z → n = 40 – 20 = 20. d) ( ) Símbolo = S (enxofre) / nêutrons → n = A – Z → n = 32 – 16 = 16. 4) Qual o elemento químico que ocupa o quinto período na família dos metais alcalinos terrosos da tabela periódica? a) ( ) O Chumbo (Pb). b) ( ) O Manganês (Mn). c) ( ) O Flúor (F). d) ( x ) O Estrôncio (Sr). G ABARITO

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