Quimica ens. fund. unid. xi

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Quimica ens. fund. unid. xi

  1. 1. Profª: Maria Inês Barquilha de Jesus.Apostila de Química Unid. XI Ensino FundamentalA química no Cotidiano.Quando respiramos estamos fazendo parte de um processo químico. Como? Quando a planta éexposta a luz do sol começa o processo da fotossíntese, e isto é Química.A Química está presente em todos os seres vivos. O nosso corpo sofre várias reações químicas por segundo para quecontinue a vida. O nosso cérebro comanda todas as nossas ações e isto também é Química. Vamos estudar tanto naQuímica com nas outras ciências como ocorre esse processo em nosso corpo.A ÁGUA E A QUÍMICAA água é o elemento mais abundante em nosso planeta. Ela cobre três quartos da superfície da terra. Porém somente umterço desta água pode ser utilizada pelo ser humano, é aí entra a química. Pra que a água fique pura precisamos utilizar osprocesso químicos. A água é pura quando só contém moléculas H2O. As substâncias puras são formadas por substânciasde um tipo só.A água pode ser considerada pura quando não possui cloro, sais minerais ou nenhuma outra substancia química. Agora, aágua potável já possui esses e outros tipos de produtos e isso a torna própria para o consumo humano.A QUÍMICA E OS ALIMENTOSA química está presente em nossa alimentação. Como poderíamos alimentar toda a população sem esgotar os recursosnaturais do solo? O uso constante de produtos químicos para tratar a terra e aumentar a produção de grãos, frutas, verdurasé prova incontestável dessa afirmação. A reposição de elementos como o nitrogênio, fósforo, potássio e cálcio, entreoutros, retirados pela ação de chuvas, ventos, queimadas e constantes colheitas, é fundamental para manter aprodutividade da terra. Todo esse processo torna importante o estudo das substâncias que ingerimos diariamente. Osalimentos industrializados possuem componentes que vão muito além daqueles encontrados naturalmente em nossaalimentação.A QUÍMICA E OS MEDICAMENTOS.Como podemos identificar toda a química presente nos medicamentos? Será que ela é realmente benéfica para o nossocorpo? Como devo fazer uso da química presente nos medicamentos? São muitas as indagações acerca dessa químicaaplicada aos medicamentos. A ciência que estuda a prevenção, o tratamento e o diagnóstico das doenças é a medicina.E então, mais uma vez, falamos de química. Esta ciência que se preocupa com a descoberta, o desenvolvimento e a açãodos compostos químicos para a fabricação de medicamentos eficazes na cura do ser humano. É preciso lembrar quemedicamentos são drogas e que podem causar a dependência química, por este motivo não podemos tomar medicamentossem orientação médica.A QUÍMICA NA INDÚSTRIADentro do segmento de indústrias, a que merece destaque é a petroquímica. Ela se caracteriza por utilizar um derivadode petróleo (a nafta) ou o gás natural como matérias-primas básicas. É bom lembrar que o refino de petróleo é parte daindústria do petróleo.Fenômenos Químicos
  2. 2. Fenômeno é toda e qualquer transformação que ocorre com a matéria, na qual ocorrem mudanças qualitativas nacomposição. Um fenômeno pode ser classificado em físico ou químico.Fenômeno químico é todo aquele que ocorre com a formação de novas substâncias. Um fenômeno químico, comoa combustão, transforma uma substância em outra, com diferentes propriedades químicas.Fenômenos físicos são todas as transformações da matéria sem ocorrer alteração de sua composição química. É todofenômeno que ocorre sem que haja a formação de novas substâncias.O fenômeno químico altera a natureza da matéria. O fenômeno físico altera apenas a forma da matéria. Veja ademonstração com o papel:Fenômeno Químico: Queimando o papel ele deixa de ser papel;Fenômeno Físico: Quando rasgamos o papel ele continua sendo papel mesmo tendo mudado sua forma.Exemplos de fenômenos químicos:o enferrujamento do ferro, a respiração dos seres vivos, a fotossíntese realizada pelos vegetais clorofilados, etc. Osfenômenos químicos são também denominados reações químicas, e são descritos através de equações.Combustão do etanol ou álcool comum: Nesta reação química, uma molécula de etanol (C 2 H 5 OH) reage com trêsmoléculas de gás oxigênio do ar atmosférico (O 2), produzindo duas moléculas de gás carbônico (CO 2) e três moléculasde água, conforme a equação:C 2H 5 OH(l) + 3 O 2(g) => 2 CO 2(g) + 3 H 2O(l) + calorExemplos de fenômenos físicos: a queda de um corpo, a reflexão da luz em um espelho, a dilatação dos corpos, ospontos de fusão e ebulição, a densidade absoluta, etc.As mudanças de estado físico sofridas pelas substâncias são propriedades físicas da matéria (ponto de fusão e ebulição). Afusão do gelo e a evaporação do álcool são exemplos dessas propriedades.Você já ouviu falar do Gerador de Van der Graff? Um instrumento que através da força eletrostática faz com que oscabelos do indivíduo que o tocar fiquem totalmente de pé. Esse objeto consiste na exibição de um fenômeno físico.Estado físico da matéria.SólidoÉ quando os átomos das moléculas constituintes da matéria estão em um estado de agitação baixo, podendo serconcentrados mais átomos em um mesmo espaço físico. A sua forma e volume são fixos. Por exemplo, uma bola deboliche. Pode ser colocada em qualquer tipo de recipiente que ela não tomará a forma do recipiente, e o seu volume nãovai aumentar ou diminuir.LíquidoOcorre quando as moléculas já estão um pouco mais dispersas, em relação à mesma matéria no estado sólido.Substância no estado líquido tem volume fixo, porém a sua forma pode variar. Por exemplo, a água. Se estiver em umcopo, toma a forma do copo, se estiver na jarra, fica na forma da jarra.GasosoAcontece quando as partículas que formam a matéria estão bastante afastadas, dispersas no espaço. Por isto elas podemter a forma e o volume variável. Exemplo, ar atmosférico. O ar de uma sala inteira pode ser comprimido dentro de umcilindro, e tomando a forma do mesmo.Todas as substâncias podem alterar o estado físico em que estão alterando alguns fatores que as influenciam, como atemperatura e a pressão.Mudanças de estado físico da matéria.O que caracteriza e define um estado físico da matéria são as forças atuantes em seu interior; coesão, a qual tende aaproximar as partículas, e repulsão, a qual tende a afastá-las. Quando a força de coesão supera a de repulsão, a substânciase apresentará na fase de agregação chamada de sólido, quando as forças apresentarem a mesma intensidade, teremos um
  3. 3. líquido, quando a de repulsão superar a de coesão, teremos então um gás. Cada um desses estados físicos distingue-se dosoutros, entre outros fatores, por sua forma e volume. O estado sólido apresenta forma e volume constante, o líquido formavariável e volume constante, e o gasoso, forma e volume variáveis.Na fase sólida, as partículas não apresentam liberdade de movimento, cabendo-lhes apenas movimentos de ordemvibracional, e a matéria terá maior densidade molecular. No estado líquido, as partículas podem literalmente “rolar” umassobre as outras. Já na fase gasosa, as partículas terão ampla liberdade de movimento, e a matéria estará em sua fase demenor densidade molecular possível.A matéria pode apresentar-se em qualquer estado físico, dependendo dos fatores pressão e temperatura. Assim, de modogeral, o aumento de temperatura e a redução de pressão favorecem o estado gasoso, e pode-se dizer que o inverso favoreceao estado sólido. As transformações de estado físico da matéria apresentam denominações características, como se podever abaixo:a) FUSÃO: representa a passagem do estado sólido para o estado líquido. A temperatura na qual ocorre recebe o nome dePonto de Fusão. Por exemplo, o derretimento de um cubo de gelo.b) VAPORIZAÇÃO: representa a passagem do estado líquido para o estado gasoso. A temperatura na qual ocorre recebeo nome de Ponto de Ebulição. Uma vaporização pode ocorrer de três modos distintos:1. CALEFAÇÃO: passagem do estado líquido para o gasoso de modo muito rápido, quase instantâneo. Porexemplo, gotas de água sendo derramadas em uma chapa metálica aquecida.2. EBULIÇÃO: passagem do estado líquido para o estado gasoso por meio de aquecimento direto, envolvendo todoo líquido. Por exemplo, o aquecimento da água em uma panela ao fogão.3. EVAPORAÇÃO: passagem do estado líquido para o estado gasoso que envolve apenas a superfície do líquido.Por exemplo, a secagem de roupas em um varal.c) LIQUEFAÇÃO ou CONDENSAÇÃO: representa a passagem do estado gasoso para o estado líquido. Por exemplo, aumidade externa de um frasco metálico ao ser exposto a uma temperatura relativamente elevada.d) SOLIDIFICAÇÃO: representa a passagem do estado líquido para o estado sólido. Por exemplo, o congelamento daágua em uma forma de gelo levada ao refrigerador.e) SUBLIMAÇÃO: representa a passagem do estado sólido para o estado gasoso ou o processo inverso, sem passagempelo estado líquido. Por exemplo, a sublimação do gás carbônico sólido, conhecido por gelo seco, em exposição àtemperatura ambiente.Substancias e separação de Misturas
  4. 4. Na química, a separação de misturas é muito importante, pois para obtermos resultados mais corretos em pesquisas eexperiências, é necessário que as substâncias químicas utilizadas sejam as mais puras possível. Para isso, utiliza-se váriosmétodos de separação, que vão desde a "catação" até complicada "destilação fracionada".Exemplos práticos onde a separação de misturas é aplicada:- Tratamento de esgotos / Tratamento de águaO esgoto urbano contém muito lixo "grosso", é necessário separar este lixo do resto da água (ainda suja, por componenteslíquidos, que serão extraídos depois)- Dessalinização da água do marEm alguns lugares do planeta, a falta de água é tamanha, que é preciso pegar água do mar para utilizar domesticamente.Para isso, as usinas dessalinizadoras utilizam a osmose e membranas semi-permeáveis para purificar a água.- Destilação da cachaça- Separação de frutas podres das boas em cooperativas (catação)- Exame de sangueSepara-se o sangue puro do plasma (líquido que compõe parte do sangue, que ajuda no carregamento de substâncias peloorganismo), através de um processo de sedimentação "acelerada" (o sangue é posto em uma centrífuga, para que a partepesada do composto se deposite no fundo do recipiente).Entre várias outras aplicações.Para facilitar o processo de separação de uma mistura, deve-se observar primeiro a própria mistura. Ela pode ser de doistipos: homogênea e heterogênea. Homogênea significa que as misturas tem um aspecto comum, dando a impressão de quenão é uma mistura. Heterogênea é o contrário: nota-se claramente que se trata de duas (ou mais) substâncias, exemplo:água misturada com areia.Nas misturas homogêneas, deve-se aplicar primeiro métodos que envolvam fenômenos físicos (evaporação, solidificação,etc). Nas misturas heterogêneas, deve-se separar as "fases" (os diferentes aspectos da mistura) utilizando métodosmecânicos (catação, levigação, etc), e depois, os mesmos métodos utilizados em substâncias homogêneas (pois cada fasepoderá ter mais de uma substância, passando a ser então, uma substância homogênea).O ÁtomoO átomo é a menor partícula que ainda caracteriza um elemento químico.1Ele apresenta um núcleo com carga positiva(Z), os elétrons com cargas negativas (e) e nêutrons com cargas elétricas neutras(n).HistóriaOs atomistas na antiga GréciaOs atomistas, encabeçados por Demócrito e pelo seu professor Leucipo, pensavam que a matéria era constituída porpartículas minúsculas e invisíveis, os átomos (Átomo),"Sem divisão".• Para Demócrito, a grande variedade de materiais na natureza provinha dos movimentos dos diferentes tipos deátomos que, ao se chocarem, formavam conjuntos maiores gerando diferentes corpos com características próprias.Mas, ainda assim, a teoria mais defendida era a de Aristóteles que acreditava que a matéria seria constituída deelementos da natureza como fogo, água, terra e ar que misturados em diferentes proporções, resultariam em propriedadesfísico-químicas diferentes.
  5. 5. Evolução histórica da ideia de átomoModelo atômico de DaltonJohn Dalton, em 1803, tentando explicar o comportamento dos diversos gases da atmosfera e das misturas gasosas,retomou a hipótese atômica. Assim como Leucipo, Demócrito, Dalton acreditava que a matéria seria constituída porátomos indivisíveis e espaços vazios. Ele imaginou o átomo como uma pequena esfera, com massa definida epropriedades características. Dessa forma, todas as transformações químicas podiam ser explicadas pelo arranjo deátomos. Toda matéria é constituída por átomos. Esses são as menores partículas que a constituem; são indivisíveis eindestrutíveis, e não podem ser transformados em outros, nem mesmo durante os fenômenos químicos. Os átomos de ummesmo elemento químico são idênticos em massa e se comportam igualmente em transformações químicas. Astransformações químicas ocorrem por separação e união de átomos. Isto é, os átomos de uma substância que estãocombinados de certo modo, separam-se, unindo-se novamente de uma outra maneira.O modelo atômico de ThomsonO britânico Joseph John Thomson descobriu os elétrons em 1897. Thomson propôs que o átomo era, portanto, divisível,em partículas carregadas positiva e negativamente, contrariando o modelo indivisível de átomo proposto por Dalton (e poratomistas na Antiga Grécia). O átomo consistiria de vários elétrons incrustados e embebidos em uma grande partículapositiva, como passas em um pudim. O modelo atômico do "pudim com passas" permaneceu em voga até a descoberta donúcleo atômico por Ernest Rutherford.O modelo atômico de RutherfordEm 1911, realizando experiências de bombardeio de lâminas de ouro com partículas alfa (partículas de carga positiva,liberadas por elementos radioativos), Rutherford fez uma importante constatação: a grande maioria das partículasatravessava diretamente a lâmina, algumas sofriam pequenos desvios e outras, em número muito pequeno (uma em cemmil), sofriam grandes desvios em sentido contrário.A partir dessas observações, Rutherford chegou às seguintes conclusões:• No átomo existem espaços vazios; a maioria das partículas o atravessava sem sofrer nenhum desvio.• No centro do átomo existe um núcleo muito pequeno e denso; algumas partículas alfa colidiam com esse núcleo evoltavam, sem atravessar a lâmina.• O núcleo tem carga elétrica positiva; as partículas alfa que passavam perto dele eram repelidas e, por isso, sofriamdesvio em sua trajetória.Pelo modelo atômico de Rutherford, o átomo é constituído por um núcleo central, dotado de cargas elétricas positivas(prótons), envolvido por uma nuvem de cargas elétricas negativas (elétrons).Rutherford demonstrou, ainda, que praticamente toda a massa do átomo fica concentrada na pequena região do núcleo.Dois anos depois de Rutherford ter criado o seu modelo, o cientista dinamarquês Niels Bohr o completou, criando o quehoje é chamado modelo planetário. Para Bohr, os elétrons giravam em órbitas circulares, ao redor do núcleo. Depoisdesses, novos estudos foram feitos e novos modelos atômicos foram criados. O modelo que representa o átomo comotendo uma parte central chamado núcleo, contendo prótons e nêutrons, serve para explicar um grande número deobservações sobre os materiais.
  6. 6. O modelo atômico de Niels Bohr e a mecânica quânticaO modelo atômico de Niels Bohr foi um grande avanço para a comunidade científica, provando que o átomo não eramaciço. Bohr, que trabalhava com Rutherford, propôs o seguinte modelo: o elétron orbitaria o núcleo em órbitasestacionárias, sem perder energia.EstruturaSe o núcleo de um átomo fosse do tamanho de um limão com um raio de 3 cm, os elétrons mais afastados estariamcerca de 3 km de distância.Os cientistas, por meio de técnicas avançadas, já perceberam a complexidade do átomo. Já comprovaram a presença deinúmeras partículas em sua constituição e desvendaram o comportamento dessas partículas. Mas para construir algunsconceitos que ajudam a entender a química do dia-a-dia, o modelo de átomo descrito por Rutherford-Bohr é suficiente. Naconstituição dos átomos predominam os espaços vazios. O núcleo, extremamente pequeno, é constituído por prótons enêutrons. Em torno dele, constituindo a eletrosfera, giram os elétrons.O diâmetro da eletrosfera de um átomo é de 10,000 a 100,000 vezes maior que o diâmetro de seu núcleo, e sua estruturainterna pode ser considerada , para efeitos práticos, oca; pois para encher todo este espaço vazio de prótons e nêutrons (ounúcleos) necessitaríamos de um bilhão de milhões de núcleos…Massa atômica: Pode ser representada pela letra (A). Representa a soma dos prótons e dos nêutrons.Número atômico: É representado pela letra (Z). Possuem cargas elétricas positivas.Nêutrons: É representado pela letra (N). Não possuem cargas elétricas.Conceitos importante.Z=P=EA= Massa atômica.Z= Número atômico.P= Número de prótons.N= Número de nêutrons.E= Número de elétrons.A= Número de prótons mais o número de nêutrons (A= P + N).N= Número de massa menos o número de prótons (N= A-P).Exercícios:1) Um determinado átomo possui número atômico igual 35e número de nêutrons 26. Descubra:a) Seu número de prótons;b) Seu número de elétrons;c) Seu numero de massa;d) Seu número de nêutrons;2)Um determinado átomo possui número de massa igual 128 e número de elétrons 45. Determine:a)Seu numero atômico;b)Seu numero de nêutrons;
  7. 7. c)Seu número de prótons;

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