Reações químicas

1. EXPLICAÇÃO E REPRESENTAÇÃO
DE REAÇÕES QUÍMICAS

2. Explicação e representação de reações
químicas
• Natureza corpuscular da matéria
• O estado gasoso
• Átomos, moléculas e iões
• Reações químicas

3. NATUREZA CORPUSCULAR DA
MATÉRIA

4. O Microscópio Eletrónico de Tunelamento permite obter uma imagem
ampliada milhões de vezes.
Na imagem é possível observar as pequenas partículas que constituem
toda a matéria, denominadas de corpúsculos.
Como são constituídos os materiais à nossa
volta?
Exemplo da estrutura cristalina do gelo.

5. O que acontece se tapares a extremidade de uma seringa e
apertares o êmbolo?
O ar contido no interior da seringa é comprimido até certo ponto, à medida que se
aperta o êmbolo. Como se explica isto?
O comportamento da matéria
Durante a compressão do ar, os corpúsculos aproximam-se uns dos outros.
Isto só é possível porque entre os corpúsculos há espaços vazios.

6. A temperatura a que se encontra uma substância está relacionada com o
movimento dos seus corpúsculos:
Menor temperatura
(clicar na imagem)
Maior temperatura
(clicar na imagem)
O comportamento da matéria
Quanto maior a temperatura de uma dada substância, maior o movimento de
agitação dos seus corpúsculos.

7. 1. Toda a matéria é constituída por corpúsculos.
2. Entre os corpúsculos há espaços vazios.
3. Os corpúsculos estão em constante movimento.
4. Quanto maior a temperatura de uma substância, maior o movimento
de agitação dos seus corpúsculos.
Conclusões

8. O ESTADO GASOSO

9. Movimento dos corpúsculos nos três estados
físicos da matéria
Estado líquido Estado gasoso
Estado sólido
(clicar nas imagens)

10. Movimento dos corpúsculos nos três estados
físicos da matéria
Estado Líquido
• Alguma organização dos corpúsculos, muito difíceis de comprimir.
• Forma variável (a do recipiente).
• Volume constante.
Estado Gasoso
• Corpúsculos muito desorganizados e com grande liberdade de movimentos,
fáceis de comprimir.
• Forma variável (a do recipiente).
• Volume variável (o do recipiente).
Estado Sólido
• Corpúsculos muito organizados, muito difíceis de comprimir.
• Forma própria (de um modo geral).
• Volume constante.

11. Como os corpúsculos de um gás possuem grande liberdade de movimentos,
colidem constantemente com as paredes do recipiente que contém o gás:
Pressão de um gás
Quanto maior o número e a intensidade das colisões entre os corpúsculos e as
paredes, maior a pressão do gás no interior do recipiente.
(clicar na imagem)

12. Para determinar a pressão de um gás no interior de um recipiente, utiliza-se
a seguinte expressão matemática:
Pressão =
Intensidade da força
Área
A pressão tem como unidade o Newton/metro2 (N/m2 ) ou o Pascal (Pa);
A intensidade da força é a força que os corpúsculos exercem nas paredes do
recipiente, e tem como unidade SI o newton (N);
A área é a das paredes internas do recipiente, e tem como unidade SI o metro2 (m2).
Pressão de um gás
A pressão de um gás corresponde à força total exercida pelos corpúsculos
por unidade de área das paredes do recipiente.

13. Em qual dos exemplos o gás exerce maior pressão sobre as paredes do
recipiente?
Fatores de que depende a pressão de um
gás: número de corpúsculos
Quanto maior o número de corpúsculos, maior a pressão exercida pelo gás nas
paredes do recipiente, considerando o volume e a temperatura constantes.

14. A situação à esquerda pode ser
comparada com um balão no limite
da sua capacidade, para o qual se
continua a soprar. Com a entrada de
mais corpúsculos, o balão rebenta.
Ao aumentar significativamente o número de corpúsculos no recipiente, mantendo
o volume e a temperatura constantes, a pressão do gás no interior do recipiente
aumenta, podendo levar a uma rutura nas paredes do mesmo.
Fatores de que depende a pressão de um
gás: número de corpúsculos

15. Fatores de que depende a pressão de um
gás: temperatura
Em qual dos exemplos o gás exerce maior pressão sobre as paredes do
recipiente?
Quanto maior a temperatura do gás, maior a pressão exercida por este nas
paredes do recipiente, para um volume e número de corpúsculos constante.

16. É o que acontece com as garrafas de
gás expostas a temperaturas
elevadas.
Neste caso a situação é muito grave,
porque o gás contido nas garrafas é
inflamável.
Fatores de que depende a pressão de um
gás: temperatura
Ao aumentar significativamente a temperatura no recipiente, mantendo o volume e
o número de corpúsculos constantes, a pressão do gás no interior deste aumenta,
podendo levar a uma rutura nas suas paredes.

17. Quanto menor o volume do recipiente, maior a pressão exercida pelo gás nas suas
paredes, para uma temperatura e um número de corpúsculos constantes.
Fatores de que depende a pressão de um
gás: volume
Em qual dos exemplos o gás exerce maior pressão sobre as paredes
do recipiente?

18. É o que acontece quando se
comprime um balão que se
encontra cheio de ar.
Fatores de que depende a pressão de um
gás: volume
Ao diminuir significativamente o volume do recipiente, mantendo o número de
corpúsculos e a temperatura constantes, a pressão do gás no interior deste
aumenta, podendo levar a uma rutura nas suas paredes.

19. 1. A quantidade de corpúsculos no interior do recipiente;
2. A temperatura a que o gás se encontra;
3. O volume do recipiente.
Conclusões
A pressão de um gás no interior de um recipiente depende
essencialmente de três fatores:

20. ÁTOMOS, MOLÉCULAS E IÕES

21. Toda a matéria é constituída por corpúsculos. Consideram-se três
tipos diferentes de corpúsculos:
• Átomos;
• Moléculas;
• Iões.
Átomos, moléculas e iões

22. A palavra «átomo» surgiu na Grécia Antiga, por volta do século
V a. C. e significa «indivisível». Os filósofos gregos imaginavam
a matéria constituída por pequenas esferas indivisíveis e
indestrutíveis.
No século XIX, um químico inglês chamado John Dalton deu a
primeira explicação com base científica sobre a constituição
da matéria.
Dalton afirmou que:
• o átomo é a unidade que está na base da constituição de
toda a matéria;
• o átomo é indestrutível e indivisível.
O Átomo

23. Atualmente, a constituição e o comportamento do átomo são explicados pelo
Modelo da Nuvem Eletrónica. Segundo este modelo:
• o átomo não é indivisível, sendo ele próprio constituído por partículas ainda
mais pequenas — partículas subatómicas;
• no átomo distinguem-se duas regiões: o núcleo e a nuvem eletrónica.
Núcleo
Nuvem
Eletrónica
Protões — com carga elétrica positiva (+)
Neutrões — com carga elétrica neutra (0)
Eletrões — com carga elétrica negativa (-)
Um átomo tem igual número de protões e de eletrões. Por esse motivo,
o átomo tem carga total nula (neutra).
O Átomo

24. Atualmente conhecem-se 118 átomos diferentes e que estão na base de
uma grande variedade de materiais:
• O gás que enche os balões é constituído por átomos de hélio.
• Uma barra de ferro é constituída por átomos de ferro.
• O alumínio utilizado nas latas de refrigerantes é constituído por átomos de
alumínio.
• Nos painéis publicitários utiliza-se um gás, o néon, constituído por átomos de
néon.
• Um fio de cobre é constituído por átomos de cobre.
• O ouro puro, utilizado no fabrico de joias, é constituído por átomos de ouro.
Todas as substâncias anteriores são substâncias atómicas, pois os corpúsculos que
as constituem são os átomos.
O Átomo

25. Nas substâncias atómicas, os átomos não estão ligados e por isso
são independentes uns dos outros:
No gás hélio, os átomos de hélio são
independentes uns dos outros.
Substâncias atómicas

26. Quando dois ou mais átomos se ligam entre si, originam uma molécula.
A água é uma substância molecular, pois os corpúsculos que a constituem
são moléculas.
Esquema de uma molécula de água:
A molécula de água é
constituída por átomos
de hidrogénio e de
oxigénio.
1 átomo de oxigénio
2 átomos de hidrogénio
Moléculas e substâncias moleculares

27. O oxigénio molecular que
inspiramos
O dióxido de carbono que
expiramos.
2 átomos de oxigénio
2 átomos de oxigénio
1 átomo de carbono
O nitrogénio molecular,
componente principal da
atmosfera
2 átomos de nitrogénio
... e o ozono, existente nas
altas camadas da
atmosfera.
3 átomos de oxigénio
Moléculas e substâncias moleculares

28. Os materiais à nossa volta podem ser classificados em substâncias puras ou em
misturas de substâncias.
Substância pura: todo o material que tem apenas um constituinte.
Mistura de substâncias: todo o material constituído por duas ou mais
substâncias puras.
Ar atmosférico
Areia
Água do mar
Nitrogénio
Oxigénio
Dióxido de carbono
Vapor de água
Sílica
Outros minerais
Água
Oxigénio
Cloreto de sódio
Outros minerais
Substâncias puras e misturas de substâncias

29. Substâncias puras
Misturas de substâncias
Substâncias elementares Substâncias compostas
Substâncias atómicas ou
substâncias moleculares em
que todos os átomos da
molécula são semelhantes
(do mesmo elemento).
• O gás hélio é constituído
apenas por átomos de hélio
• O oxigénio que inspiras é
constituído por moléculas
iguais formadas por dois
átomos de oxigénio
• A água pura é constituída por
moléculas formadas por 1
átomo de oxigénio e 2 de
hidrogénio
• O amoníaco é constituído por
moléculas formadas por um
átomo de nitrogénio e três de
hidrogénio
• O ar atmosférico é
constituído por nitrogénio
molecular, oxigénio
molecular, vapor de água,
dióxido de carbono,...
Substâncias moleculares,
sendo a molécula constituída
por dois ou mais átomos de
diferentes elementos.
Mistura de várias
substâncias diferentes,
atómicas e/ou moleculares.
Substâncias puras e misturas de substâncias

30. Átomos semelhantes (do mesmo tipo) são átomos do mesmo elemento
químico. Cada elemento químico é representado por um símbolo químico
diferente.
Elemento Químico Símbolo Químico Elemento Químico Símbolo Químico
Hidrogénio
Hélio
Lítio
Berílio
Boro
Carbono
Azoto
Oxigénio
Flúor
Néon
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Sódio
Magnésio
Alumínio
Silício
Fósforo
Enxofre
Cloro
Árgon
Potássio
Cálcio
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Representação simbólica

31. 1 átomo de oxigénio
2 átomos separados
de oxigénio
2 átomos ligados
de oxigénio (1 molécula)
3 moléculas de oxigénio
com 2 átomos cada
O
2O
O2
3O2
Os átomos representam-se sempre pelo
símbolo químico do elemento correspondente.
Para representar simbolicamente átomos
separados, indica-se o número de átomos à
esquerda do símbolo químico.
Para representar simbolicamente átomos ligados
do mesmo elemento, indica-se o número de
átomos em índice e à direita do símbolo químico
correspondente.
Para representar várias moléculas, começa-se por
representar a fórmula química da molécula
(p. ex.: O2) e em seguida indica-se, à esquerda, a
quantidade de moléculas (p. ex.: 3O2).
Representação simbólica
Corpúsculos
Representação simbólica

32. Nitrogénio molecular
Unidade estrutural
Nome da substância
molecular
Fórmula química Constituição da molécula
N2 2 átomos de nitrogénio
Dióxido de carbono CO2
1 átomo de carbono
e
2 átomos de oxigénio
Água
H2O
2 átomos de hidrogénio
e
1 átomo de oxigénio
Amoníaco NH3
1 átomo de nitrogénio
e
3 átomos de hidrogénio
Representação simbólica

33. Um ião resulta de um átomo que perde ou ganha eletrões.
Quando um átomo perde eletrões dá origem a
um ião com carga positiva (um catião).
Na
Quando um átomo de sódio perde
1 eletrão torna-se um ião de sódio.
11 protões 11 cargas positivas + 11
F
-
10 eletrões 10 cargas negativas - 10
Total +1
Quando um átomo ganha eletrões dá origem a
um ião com carga negativa (um anião).
Quando um átomo de flúor ganha
1 eletrão torna-se um ião fluoreto.
9 protões 9 cargas positivas + 9
Total
-
10 eletrões 10 cargas negativas - 10
-1
Os iões

34. Se um ião resulta da perda ou de ganho de
eletrões por parte de apenas um átomo, diz-se
monoatómico.
Se um ião resulta da perda ou ganho de
eletrões por parte de um conjunto de átomos
ligados, diz-se poliatómico.
Iões poliatómicos
Iões monoatómicos
Ião sódio Na+
Ião cálcio Ca2+
Ião alumínio Al3+
Os iões podem ainda ser classificados em monoatómicos e poliatómicos.
Ião fluoreto F-
Ião enxofre S2-
Ião fósforo P3-
Catiões
Aniões
Ião amónio NH4
+
Ião hidrónio H3O+
Ião fosfónio PH4+
Ião hidróxido OH-
Ião nitrato NO3
-
Ião carbonato CO3
2-
Catiões
Aniões
Os iões

35. Devido à diferença de carga, os catiões e os aniões atraem-se, originando
substâncias iónicas com carga total neutra.
Cloreto de sódio
Iões constituintes
Substância iónica Fórmula química
NaCl
Nitrato de cálcio
Ca(NO3)2
Sulfato de cobre (II)
CuSO4
Na+
Cl-
1 carga positiva
1 carga negativa
carga total neutra
Cu2+
SO4
2-
2 cargas positivas
2 cargas negativas
carga total neutra
Ca2+
2 x NO3
-
2 carga positivas
2 carga negativas
carga total neutra
Substâncias iónicas

36. Para escrever a fórmula química de uma substância iónica, devem ser tidas
em conta algumas regras:
1. Escreve-se primeiro o nome do ião negativo, seguido do nome do ião positivo.
Exemplo : Cloreto de sódio Ião Sódio - Na+ Ião Cloreto - Cl-
Na+
Cl-
1 carga positiva 1 carga negativa
NaCl
O número de cargas positivas e negativas é igual, portanto a fórmula química do
composto é:
2. O número de cargas positivas tem de ser igual ao número de cargas negativas.
Representa-se primeiro o ião positivo (o ião sódio) e só depois se representa o
negativo (o ião cloreto).
Substâncias iónicas

37. 1. Escreve-se primeiro o nome do ião negativo e só depois o nome do ião positivo.
Considera o seguinte exemplo, apresentado anteriormente:
Ião cobre (II) Ião sulfato
CuSO4
Sulfato de cobre (II)
Ião positivo Ião negativo
Como se deve escrever em primeiro lugar o nome do ião negativo e só depois o
nome do ião positivo, o nome do composto é:
Substâncias iónicas
Para escrever o nome de uma substância iónica, devem ser tidas em conta
algumas regras:

38. REAÇÕES QUÍMICAS

39. Uma reação química ocorre sempre que uma ou mais substâncias
entram em contacto dando origem a substâncias diferentes.
O Carbono reage com o oxigénio do ar:
originando
Dióxido de carbono
Substância originada
Substâncias iniciais
- Carbono
- Oxigénio
- Dióxido de carbono
Às substâncias iniciais dá-se o nome
de reagentes.
Às substâncias originadas dá-se o
nome de produtos de reação.
As reações químicas

40. Para facilitar a compreensão de uma reação química, representa-se
esta num esquema químico por palavras, através das seguintes regras:
1. Os reagentes representam-se do lado esquerdo, os produtos de reação
representam-se do lado direito;
2. Separam-se os reagentes e os produtos por meio de uma seta, que aponta dos
reagentes para os produtos;
3. No caso de existirem dois ou mais reagentes ou dois ou mais produtos,
separam-se estes utilizando um sinal mais (+);
Reagente 1 Produto 2
+ +
4. Após o nome de cada substância deve indicar-se, entre parêntesis e em letra
minúscula, o estado físico da mesma.
Reagente 1 Produto 1
Reagente 2 Produto 2
As reações químicas

41. O Carbono reage com o oxigénio do ar
originando
Dióxido de carbono
Substância originada
Substâncias iniciais
- Carbono
- Oxigénio
- Dióxido de Carbono
As reações químicas
Carbono (s) Dióxido de carbono (s)
Oxigénio (g)
+

42. Se a queima completa do carbono ocorrer no interior de uma campânula fechada
(com oxigénio suficiente no interior) e sobre uma balança...
20 g 20 g
... o que acontecerá à massa de todo o sistema à medida que a reação ocorre?
A massa nas reações químicas

43. A massa dos reagentes diminui.
A massa dos produtos de reação aumenta.
A massa total do sistema mantém-se constante ao longo de toda a reação
química.
Massa total depois
de ocorrer a reação
Massa total durante
a reação
Massa total antes de
ocorrer a reação = =
A massa nas reações químicas

44. A conclusão de que a massa do sistema se conserva
à medida que a reação decorre foi obtida por
Antoine Lavoisier, no século XVIII.
Antoine Lavoisier
(1743-1794)
Pela importância dos estudos que realizou, Antoine
Lavoisier é considerado o «pai da química
moderna».
Antoine Lavoisier enunciou a seguinte máxima, a
propósito da conservação da massa durante uma
reacção química:
«Na Natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma.»
A lei de Lavoisier

45. Carbono (s) Dióxido de carbono (s)
Oxigénio (g)
+
A partir deste esquema por palavras, pode-se escrever um esquema químico da
reação utilizando os símbolos químicos para representar as espécies envolvidas na
reação:
C(s) CO2(s)
O2(g)
+
Para que este esquema químico se torne a equação química da reação, deve
obedecer à lei de Lavoisier.
A lei de Lavoisier na escrita de equações
químicas
Voltando à reação anteriormente descrita:

46. A lei de Lavoisier na escrita de equações
químicas
A lei de Lavoisier afirma que «na Natureza nada se cria, nada se perde, tudo se
transforma». Isto significa que antes, durante e após a reação química, os átomos
envolvidos são sempre os mesmos.
C (s) CO2 (s)
O2 (g)
+
Elementos
Reagentes Produtos de Reação
Carbono
Oxigénio
1 1
2 2
Uma vez que o esquema químico obedece à lei de Lavoisier,
diz-se que é a equação química da reação estudada.