Apostila quimica ens medio 000

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Apostila quimica ens medio 000

  1. 1. ÍNDICE 01- Átomo........................................................................................................................02 02- Texto: Estrutura Atômica..........................................................................................02 03- Chave de Correção....................................................................................................06 06- Texto: Íons.................................................................................................................07 07 -Texto: Elementos Químicos......................................................................................08 08- Texto: Isótopos, Isóbaros e Isótonos.........................................................................12 09- A Eletrosfera.............................................................................................................14 10- Matéria Substância e Mistura....................................................................................24 11- Texto: Substância – As Várias Qualidades da Matéria.............................................26 12- Texto: Substâncias x Misturas...................................................................................33 13- Texto: Misturas Homogêneas e Heterogêneas- Fases de um sistema.......................36 14- Tabela Periódica........................................................................................................42 15- As Propriedades Periódicas dos Elementos..............................................................52 16- Valência.....................................................................................................................63 17- Texto: Ligações Iônicas – Busca de Equilíbrio entre Metais e Ametais...................67 18- Ligação Covalente Normal........................................................................................73 19- Texto: Ligação Covalente Dativa e Ligações Covalentes Polar e Apolar................78 20- Auto-Avaliação – Módulo 02....................................................................................86 21- Funções Inorgânicas: Bases, Óxidos, Ácidos e Sais.................................................93 22-Texto: Bases ou Hidróxidos - OH- ligado a Cátion...................................................96 23- Texto:Óxidos–Compostos Binários de oxigênio eletronegativo............................ 102 24- Função Óxido .........................................................................................................105 25- Ácidos – Compostos de Hidrogênio Eletropositivo................................................107 26- Texto: Sais a Neutralização de Ácidos e Bases..................................................... .117 27- Ácidos Carboxílicos................................................................................................132 28- Nomenclatura Usual: Um Costume........................................................................134 29- Bibliografia..............................................................................................................137 ÁTOMO 1
  2. 2. Nestas atividades de ensino, você vai ler textos e resolver exercícios que lhe permitirão atingir os seguintes objetivos: 1 CARACTERIZAR ÁTOMO: CONCEITO, PARTÍCULAS FUNDAMENTAIS, LOCALIZAÇÃO, CARGA ELÉTRICA, MASSA E SÍMBOLO DESSAS PARTÍCULAS. 2 CARACTERIZAR ÍON: CONCEITO E TIPOS. 3 DISTINGUIR NÚMERO ATÔMICO (Z) E NÚMERO DE MASSA (A) E OS DIVERSOS ELEMENTOS QUÍMICOS. 4 CARACTERIZAR ISÓTOPOS, ISÓBAROS E ISÓTONOS. 1 TEXTO: A ESTRUTURA ATÔMICA Conceito Sabemos que tudo que nos rodeia e ocupa lugar no espaço é matéria. Mas de que é constituída a matéria? Filósofos gregos, no século V antes de Cristo, admitiam, intuitivamente, que a matéria seria constituída de partículas indivisíveis, a que chamaram de átomo. Somente por volta de 1803 apareceu uma teoria, com bases experimentais, que comprovou a existência do átomo: a teoria atômica de John Dalton. Verificou-se, enfim, que o átomo é o componente de toda a matéria: a Terra o Universo, todos os seres vivos são constituídos de átomos. . ÁTOMO É A UNIDADE FUNDAMENTAL DA MATÉRIA Depois de Dalton, outras teorias ou modelos surgiram, aprofundando o conhecimento sobre o átomo. O modelo atualmente aceito é chamado “átomo nuclear”. Partículas constituintes do átomo O modelo nuclear admite que o átomo é formado por uma região central extremamente pequena, o núcleo, em torno do qual giram diminutas partículas, constituindo uma outra região, a eletrosfera. Porém o átomo não é maciço: a maior parte dele é composta por espaços vazios, ou seja, o átomo é descontínuo. O núcleo contém basicamente dois tipos de partículas: os prótons e os nêutrons. Os prótons têm massa aproximadamente igual à massa do nêutron: cerca de 0,000 000 000 000 000 000 000 001 670 gramas. É uma grandeza tão pequena que se convencionou representá-la por 1. A eletrosfera contém apenas elétrons. Verificou-se, experimentalmente, que a massa dos elétrons é 1.836 vezes menor que a dos prótons; por isso é considerado como partícula de massa desprezível, representada por 0. Então: PARTÍCULAS MASSA PRÓTON 1 NÊUTRON 1 ELÉTRON DESPREZIVEL ou 0 Assim, o átomo não é indivisível como se supunha: compõe-se de várias 2
  3. 3. partículas e pode ser quebrado, como acontece nas explosões atômicas. Veja a figura a seguir representando um átomo de hélio, que possui 4 partículas no núcleo: 2 prótons (p+) e 2 nêutrons (n). Na eletrosfera estão 2 elétrons (e -), que giram em torno do núcleo a tal velocidade que não se pode determinar exatamente as suas posições. p+ n n p+ Observação: Em 1914, o físico Niels Bohr comparou o movimento dos elétrons com o dos planetas ao redor do Sol. Os elétrons estariam em órbitas fixas como os planetas. Hoje, acredita-se que o movimento dos elétrons seja como o das abelhas ao redor da colméia: ora estariam próximos, ora estariam mais afastados, formando uma espécie de nuvem eletrônica ao redor do núcleo. A velocidade dos elétrons é tão grande que é impossível determinar simultaneamente sua posição e sua quantidade de movimento (Princípio da Incerteza de Heisenberg). Por isso, dissemos antes que os elétrons estariam em algum lugar ao redor do núcleo. TODOS OS PRÓTONS SÃO IGUAIS, TODOS OS ELÉTRONS SÃO IGUAIS E TODOS OS NÊUTRONS SÃO IGUAIS. O QUE TORNA UM ÁTOMO DIFERENTE DO OUTRO É A QUANTIDADE DESTAS PARTÍCULAS EM CADA ÁTOMO. Carga elétrica das partículas Os elétrons giram ao redor do núcleo, e isto significa que existe uma força que atrai os elétrons para o núcleo. Essa força vem das cargas elétricas que as partículas atômicas possuem: PRÓTON CARGA POSITIVA (+1) ELÉTRON CARGA NEGATIVA (-1) NÊUTRON CARGA NULA (0) O núcleo, sendo positivo, devido à presença dos prótons, atrai os elétrons (carga negativa) que estão na eletrosfera. No entanto, o átomo isolado é um sistema eletricamente neutro, porque o número de cargas positivas é igual ao número de cargas negativas. NO ÁTOMO ELETRICAMENTE NEUTRO, O NÚMERO DE PRÓTONS É IGUAL AO NÚMERO DE ELÉTRONS, O NÚMERO DE NÊUTRONS (PARTÍCULAS NEUTRAS) NÃO INFLUI NESSE ASPECTO, O NÚMERO DE NÊUTRONS NO NÚCLEO PODE SER MENOR OU MAIOR QUE O DE PRÓTONS. Símbolo das partículas As partículas atômicas são simbolizadas por sua letra inicial minúsculas, antecedida de 3
  4. 4. dois índices: o índice do alto indica a massa da partícula; o índice de baixo indica sua carga. Assim: Próton nêutron elétron 1 1 0 + p 0n − e Vamos resumir as características das partículas na tabela seguinte, para você ter uma visão global do que dissemos até agora: PARTÍCULAS LOCALIZAÇÃO CARGA MASSA SÍMBOLO Próton Núcleo +1 1 1 + p Nêutron Núcleo 0 1 1 0 n Elétron Eletrosfera -1 desprezível 0 − e O diâmetro do átomo é de aproximadamente 0,000 000 03 cm. É tão pequeno que, se cada ser humano fosse do tamanho de um átomo, toda população mundial caberia na cabeça de um alfinete. E os núcleos atômicos, então, são bem menores: medem geralmente cerca de 0,000 000 000 000 1 cm. Por exemplo: se tomássemos o maracanã como modelo do átomo, conservando a escala, o núcleo seria do tamanho de um pulga. Como já dissemos, entre o núcleo e os elétrons não existe nada, só um grande vazio. Se fosse possível pegar todos os átomos da terra e comprimi-los, de modo que os elétrons se juntassem ao núcleo, caberiam todos num dedal de costureira. Devido a essas dimensões tão pequenas, o átomo é invisível, mesmo ao microscópio eletrônico, mas os cientistas dispõem de métodos capazes de permitir a construção de modelos dele, baseados em dados experimentais. 1 EXERCÍCIOS VOCÊ, ESTARÁ PREPARADO PARA RESOLVER OS EXERCÍCIOS SE, APÓS O ESTUDO DO TEXTO, SOUBER: • O QUE É ÁTOMO. • QUAIS AS CARACTERÍSTICAS DO ÁTOMO. • QUAIS AS PARTÍCULAS FUNDAMENTAIS DO ÁTOMO. • QUAL A, LOCALIZAÇÃO, A CARGA ELETRICA, A MASSA E O SÍMBOLO DAS PARTÍCULAS SUBATÔMICAS. • QUAL A RELAÇÃO ENTRE O NÚMERO DE PRÓTONS E ELÉTRONS NO ÁTOMO ELETRICAMENTE NEUTRO. CASO TENHA DÚVIDAS, REESTUDE A PARTE DO TEXTO QUE TRATA DO ASSUNTO, QUANDO SE SENTIR SEGURO, PROSSIGA. I – ESCREVA, NOS PARÊNTESES, V (VERDADEIRA) OU F (FALSA).CORRIJA, 4
  5. 5. EM SEGUIDA, AS ALTERNATIVAS FALSAS. . 1. ( ) Átomo é uma porção de matéria. ______________________________________________________________ 2. ( ) O átomo é indivisível. ______________________________________________________________ 3. ( ) Os átomos compõem-se de três partículas fundamentais: prótons, nêutrons e elétrons. ______________________________________________________________ 4. ( ) O átomo tem forma esférica compacta. ______________________________________________________________ 5. ( ) Os átomos são diferentes porque seus prótons, nêutrons e elétrons são diferentes. ______________________________________________________________ 6. ( ) No núcleo de cada átomo, exceto no de hidrogênio, há sempre prótons e nêutrons. ______________________________________________________________ 7. ( ) A partícula atômica que tem carga positiva é o elétron. ______________________________________________________________ 8. ( ) A partícula que se localiza na eletrosfera é o próton. ______________________________________________________________ 1 9. ( ) A partícula simbolizada por 0 n representa um nêutron. ______________________________________________________________ 10. ( ) O numero de nêutrons de um átomo é sempre igual ao número de elétrons. ______________________________________________________________ II – ASSINALE, COM UM X, NOS PARÊNTESES, A(S) ALTERNATIVA(S) CORRETA(S). 1. Um átomo é eletricamente neutro quando a. ( ) no de prótons = no de nêutrons. b. ( ) no de prótons = no de elétrons. c. ( ) no de elétrons = no de nêutrons. d. ( ) no de nêutrons > no de prótons e elétrons. 2. Tendo-se o seguinte átomo, teremos em algum lugar a nuvem eletrônica. a. ( ) 3 elétrons. p+ n b. ( ) 2 elétrons. n c. ( ) 6 elétrons. n p+ n n n + d. ( ) Nenhuma das respostas anteriores. p n III – ASSOCIE AS COLUNAS ESCREVENDO, NOS PARÊNTESES, A LETRA 5
  6. 6. ADEQUADA, ATENÇÃO, POIS A MESMA CLASSIFICAÇÃO PODE SE REFERIR A DUAS PARTÍCULAS. 1. ( ) carga (1+) ( A ) Próton 2. ( ) carga (1- ) 3. ( ) carga 0 ( B ) Elétron 4. ( ) massa 1 5. ( ) massa desprezível ( C ) Nêutron 6. ( ) no núcleo 7. ( ) na eletrosfera 1 8. ( ) símbolo 0 n 9. ( ) símbolo −0 e 10. ( ) símbolo +1 p IV – COMPLETE AS LINHAS EM BRANCO, COLOCANDO O NÚMERO DE PRÓTONS OU DE ELÉTRONS. 1. Átomo de núcleo 8 nêutrons 2. Átomo de núcleo 61 nêutrons oxigênio __ prótons prata 47 prótons eletrosfera: 8 elétrons eletrosfera: ___elétrons 3. Átomo de núcleo 30 nêutrons 4. Átomo de núcleo 20 nêutrons ferro __ prótons cálcio __ prótons eletrosfera: 26 elétrons eletrosfera: 20 elétrons 1 CHAVE DE CORREÇÃO I – 1. ( F ) Átomo é a menor parte da matéria que apresenta todas as propriedades de um elemento químico. 2. ( F ) O átomo compõe-se de várias partículas subatômicas e pode ser desintegrado, como acontece nas explosões atômicas. 3. ( V ) Apesar de o átomo ser composto por várias partículas, os prótons, elétrons e nêutrons são as fundamentais. 4. ( F ) Os átomos apresentam grandes vazios, pois o diâmetro do núcleo é um centésimo de milésimo menor que o do átomo. 5. ( F ) Os átomos são diferentes porque o número das partículas que apresentam é diferente (na verdade são os prótons que tornam os átomos diferentes, como veremos mais tarde). 6. ( V ) Existe um átomo de hidrogênio que apresenta no núcleo apenas o próton; não tem nêutron. Esse hidrogênio chama-se prótio. 7. ( F ) A partícula atômica que tem carga positiva é o próton; o elétron tem carga negativa. 8. ( F ) A partícula localizada na eletrosfera é o elétron; o próton localiza-se no núcleo. 9. ( V ) Esta é verdadeira porque sabemos que o nêutron tem carga 0 e massa 1. 10. ( F ) O número de prótons de um átomo eletricamente neutro é sempre igual ao número de elétrons. 6
  7. 7. II – 1. b. ( X ) no de prótons = no de elétrons. 2. a. ( X ) 3 elétrons. III – A seqüência é: 1. (A); 2. (B); 3. (C); 4. (A, C); 5. (B); 6. (A, C); 7. (B); 8. (C); 9. (B); 10. (A). IV – 1. 8 prótons 2. 47 elétrons 3. 26 prótons 4. 20 prótons 1 TEXTO: ÍONS Conceito Sabemos que, quando um núcleo atrai um número de elétrons exatamente igual ao seu número de prótons, forma-se um átomo eletricamente neutro. No entanto, pode-se remover ou acrescentar elétrons a um átomo neutro, formando-se um átomo carregado eletricamente, chamado íon. ÍON É UM ÁTOMO CARREGADO ELETRICAMENTE, POR PERDA OU GANHO DE ELÉTRONS. Tipos de íons Quando removemos elétrons de um átomo neutro, o íon resultante terá carga positiva, porque o número de prótons torna-se maior que o de elétrons. O íon positivo recebe o nome de cátion. Podemos dizer que a atração entre o elétron e o núcleo é como uma tira de elástico esticada, ligando as duas partículas; pode-se esticar tanto a “tira de elástico” que ela acaba por “arrebentar”, libertando as duas partículas. Isto se dá à custa de energia, ou seja, um agente externo que exerce uma força sobre o elétron para arrancá-lo do átomo neutro. Alguns átomos neutros podem ganha elétrons, formando íons negativos, os ânions. Essa transformação não requer energia; ao contrário, libera energia. Em resumo: ÍON: ÁTOMO ELETRICAMENTE CARREGADO. TIPOS: CÁTION ÍON QUE PERDEU ELÉTRONS E FICOU COM MAIOR NÚMERO DE PRÓTONS QUE DE ELÉTRONS; EXIGE ENERGIA PARA QUE HAJA PERDA DE ELÉTRONS. ÂNION ÍON QUE RECEBEU ELÉTRONS E FICOU COM MAIOR NÚMERO DE ELÉTRONS QUE DE PRÓTONS; LIBERA ENERGIA PARA A AQUISIÇÃO DE ELÉTRONS. 7
  8. 8. 2 EXERCÍCIO FAÇA OS EXÉRCICIOS, PARA RESOLVÊ-LOS, VOCE PRECISA SABER: • O QUE É ÍON. • QUAL A CONDIÇÃO PARA QUE O ÁTOMO SE TORNE UM CÁTION OU UM ÂNION. EM CASO DE DÚVIDA, VOLTE SEMPRE A LER O TEXTO. I – COMPLETE AS LACUNAS, DE MODO QUE AS AFIRMATIVAS SE TORNEM VERDADEIRAS. 1. O átomo eletricamente carregado chama-se ______________. 2. O íon pode ter carga elétrica positiva ou negativa. O íon tem carga elétrica positiva quando seu número de elétrons é ______________ que o número de prótons. O íon tem carga negativa quando o número _____________ é menor que o de _____________. 3. O íon de carga positiva chama-se ______________. 4. O íon de carga negativa chama-se ______________. 5. Para que o átomo ceda alguns de seus elétrons, tornando-se um ___________, é necessário fornecer-lhe ______________. 6. Para que o átomo receba elétrons, tornando-se um _______________, é necessário que ele _____________ energia. 7. O ______________ tem igual número de prótons e elétrons; o ____________ tem o número de prótons maior ou menor que o número de elétrons. 2 CHAVE DE CORREÇÃO I - 1. íon; 2. menor / prótons / elétrons; 3. cátion; 4. ânion; 5. cátion / energia; 6. ânion / libere; 7. átomo / íon. 3 TEXTO: ELEMENTOS QUÍMICOS Número atômico (Z) Número atômico é a quantidade de prótons que um átomo possui. Cada um dos átomos existentes possui um número característico de prótons; não há dois átomos com a mesma quantidade destas partículas. O NÚMERO DE PRÓTONS QUE CADA ÁTOMO TEM É CHAMADO NÚMERO ATÔMICO (SÍMBOLO Z). Z = p+ , ONDE: NÚMERO DE PRÓTONS = p+ NÚMERO ATÔMICO = Z Observe os exemplos: 8
  9. 9. * O átomo de hélio tem 2 prótons no núcleo. Logo, o seu número atômico é 2. p+ = 2 Z = 2 * O átomo de flúor tem 9 prótons no núcleo. Logo, o seu número atômico é 9. p+ = 9 Z = 9 Número de massa atômica (A) Este é um conceito relacionado com a massa do átomo. Sabemos que, das três partículas fundamentais do átomo, o elétron possui massa desprezível. Portanto: O NÚMERO DE MASSA DE UM ÁTOMO É DADO PELA SOMA DO NÚMERO DE PRÓTONS E NÊUTRONS EXISTENTES NO NÚCLEO (SÍMBOLO A). OU NÚMERO DE NÊUTRONS = n + A = p + n , ONDE NÚMERO DE PRÓTONS = p+ NÚMERO DE MASSA = A Observe os exemplos: * O átomo de sódio tem 11 prótons e 12 nêutrons no núcleo. Logo, o seu número de massa é 23. p+ = 11 e n = 12 A = 11 + 12 A = 23 * O átomo de oxigênio tem 8 prótons e 8 nêutrons no núcleo. Logo, o seu número de massa é 16. p+ = 8 e n = 8 A=8+8 A = 16 Assim, não se esqueça: NÚMERO ATÔMICO (Z) = NÚMERO DE PRÓTONS (p+). NÚMERO DE MASSA (A) = NÚMERO DE PRÓTONS (p+) + NÚMERO DE NÊUTRONS (n). Elemento químico: conceito Elemento químico é o conjunto de átomos de um mesmo tipo, que apresentam o mesmo número atômico. Todos os átomos de hidrogênio, por exemplo, têm o número atômico igual a 1. O conjunto de átomos de hidrogênio forma, portanto, o elemento químico hidrogênio. Da mesma maneira, o elemento químico oxigênio é formado por todos os átomos que têm número atômico igual a 8. Existem mais de 100 elementos químicos, os quais se combinam para a formação de tudo o que existe na natureza - e a diferença entre esses elementos é o seu número de prótons. ELEMENTO QUÍMICO É UM CONJUNTO DE ÁTOMOS DE IGUAL NÚMERO ATÔMICO. 9
  10. 10. Nome e símbolo dos elementos Cada elemento químico tem um nome e um símbolo. O símbolo é geralmente tirado do nome do elemento em latim, obedecendo a seguinte regra: a primeira letra é sempre com a inicial maiúscula do nome do elemento; a segunda letra, se houver, será minúscula (isso evita que dois elementos cujos nomes comecem com a mesma letra tenham o mesmo símbolo). Veja alguns exemplos: 1 Nome em português Origem do nome Símbolos Hidrogênio Hydrogenum (latim) H Potássio Kalium (latim) K Cloro Chlorus (grego) Cl Enxofre Sulfur (latim) S Cromo Chroma (grego) Cr Sódio Natrium (latim) Na Mercúrio Hydrargyrium (latim) Hg O elemento químico pode ser representado também pela indicação do seu número atômico e do seu número de massa. O número atômico deve ser escrito à esquerda e um pouco abaixo do símbolo, e o número de massa à esquerda e um pouco acima, ou então à direita e um pouco acima. Assim: Este símbolo representa um átomo 238 92 U ou 92U 238 de urânio (U), que tem número atômico (Z) 92 e número de massa (A) 238. Por esta representação, podemos determinar quantos prótons, elétrons e nêutrons os átomos dos elementos possuem. Veja: * prótons: 92 (é o número atômico) 238 92 U * elétrons: 92 (pois o número de prótons é sempre igual ao de elétrons, no átomo neutro) * nêutrons: 238 – 92 = 146 (se Z + n = A, então n = A – Z) ELEMENTO QUÍMICO ÁTOMOS COM MESMO Z Z = NÚMERO ATÔMICO Z = p+ p+ = NÚMERO DE PRÓTONS NÃO SE ESQUEÇA: A = NÚMERO DE MASSA A=Z+n n = NÚMERO DE NÊUTRONS n = A – Z e- = NÚMERO DE ELETRONS e- = p+ = Z (NO ÁTOMO NEUTRO) _________________________- 1 Ao final destas atividades, apresentamos-lhe um quadro contendo todos os elementos químicos, seus símbolos e números atônmicos, por ordem alfabética. Você poderá consultá-lo para se familiarizar com os elementos, mas não precisa decorá-los 10
  11. 11. 3 EXERCÍCIOS PARA RESOLVER OS EXERCICÍOS VOCÊ DEVE SABER: • O QUE SÃO NÚMERO ATÔMICO E NÚMERO DE MASSA E COMO CALCULÁ-LOS. • O QUE É ELEMENTO QUÍMICO E COMO SIMBOLIZÁ-LO. SE VOCÊ TIVER ALGUMA DÚVIDA, DURANTE OU APÓS A REALIZAÇÃO DOS EXERCICIOS, RELEIA O TEXTO. I – DETERMINE NÚMERO DE PARTÍCULA DOS ÁTOMOS REPRESENTADOS A SEGUIR. e- : ____ e- : ____ e- : ____ 19 50 31 1. 9 F p+: ____ 2. 15 P p+: ____ 3. 35 Br p+: ____ n : ____ n : ____ n : ____ II – ASSINALE, COM UM X, NOS PARÊNTESES, A ÚNICA ALTERNATIVA CORRETA. 1. Elemento químico é o conjunto de átomos com o mesmo número de: a. ( ) prótons. b. ( ) elétrons. c. ( ) massa. d. ( ) nêutrons. 2. A diferença entre o número de massa de um átomo e seu número atômico resulta no número de: a. ( ) prótons. b. ( ) elétrons. c. ( ) nêutrons. d. ( ) prótons e nêutrons. III – FAÇA O QUE SE PEDE. 1. Complete a representação dos elementos a seguir com base nos dados apresentados. 40 ___ a. ____ K, sendo n = 21 c. 9 F, sendo n = p+ + 1 ___ 55 b. 17 Cl, sendo n = 18 d. ___ Mn, sendo e- = 25 2. Com base nos símbolos abaixo, identifique os que se referem ao mesmo elemento químico. 40 20 40 42 44 20 K 9 Y 19 V 20 W 20 K São do mesmo elemento___________ 3 CHAVE DE CORREÇÃO I – 1. 9 p+, 9 e-, 10 n; 2. 12 p+, 15 e-, 16 n; 3. 35 p+, 35e-, 45 n. Dado o símbolo de um elemento, com indicação do número de massa e do número atômico, podemos determinar a quantidade de prótons, elétrons e nêutrons. Assim: 80 A = Z + n; portanto n = A – Z = 80 –35 = 45 35 Br Z = número de prótons = número de elétrons II – 1. a. (X) prótons 2. c. (X) nêutrons. 11
  12. 12. 40 35 19 55 III – 1. a. 19 K; b. 17 Cl; c. 9 F; d. 25 Mg. 40 42 44 2. São do mesmo elemento 20 K, 20 W, 20 K. São do mesmo elemento os átomos que têm o mesmo número atômico (índice inferior). 4 TEXTO: ISÓTOPOS, ISÓBAROS E ISÓTONOS Nem sempre os átomos de um mesmo elemento químico têm o mesmo número de massa. Esse fenômeno de ocorrência de átomos do mesmo elemento com números de massa diferentes recebe o nome de isotopia, e tais átomos são chamados isótopos. O elemento carbono, por exemplo, é formado por três isótopos: o carbono-12, o carbono-13 e o carbono-14. 12 13 14 C 6 6C 6C Z=6 Z=6 Z=6 p+ = 6 p+ = 6 p+ = 6 A = 12 A = 13 A = 14 n= 6 n=7 n=8 Veja outro exemplo: o prótio, o deutério e o trítio são isótopos do mesmo elemento químico, o hidrogênio. Prótio Deutério Trítio 1 2 3 1H 1H 1H Z =1 Z =1 Z =1 + + p =1 p =1 p+ =1 A=1 A =2 A=3 n=0 n=1 n=2 16 17 18 Mais isótopos: 8 O, 8 O, 8 O (oxigênio-16, oxigênio-17, oxigênio-18) 35 37 17 Cl, 17 Cl (Cloro-35, cloro-37) ISÓTOPOS SÃO ÁTOMOS DO MESMO ELEMENTO QUÍMICO (MESMO NÚMERO ATÔMICO), MAS NÚMEROS DE MASSA DIFERENTES. ISÓTOPOS: Z IGUAL, A DIFERENTE. Átomos de elementos químicos diferentes podem eventualmente ter o mesmo número de massa. Esse fenômeno recebe o nome de isobaria, e os átomos em questão são denominados isóbaros. O potássio-40, por exemplo, é isóbaro do cálcio-40. 40 40 19 K 20 Ca Z =19 Z =20 P+ = 19 p+ = 20 A = 40 A = 40 n = 21 n = 20 14 14 O mesmo acontece com o 6 C (carbono-14) e o 7 N (nitrogênio-14). 12
  13. 13. ISÓBAROS SÃO ÁTOMOS DE DIFERENTES ELEMENTOS QUÍMICOS, PORTANTO, APRESENTAM DIFERENTES NÚMEROS ATÔMICOS, MAS MESMO NÚMERO DE MASSA. ISÓBAROS : A IGUAL, Z DIFERENTE. Átomos de elementos químicos diferentes podem eventualmente ter o mesmo número de nêutrons. Esse fenômeno recebe o nome de isotonia, e os átomos em questão são denominados isótonos. O trítio, por exemplo, é isótono do hélio-4. 3 4 1H 2 He Z=1 Z=2 p+ = 1 p+ = 2 A=3 A=4 n=2 n=2 19 20 Mais isótonos: 9 F (flúor-19) e o 10 Ne (neônio-20 58 59 27 Co (cobalto-58) e o 28 Ni (níquel-59) ISÓTONOS SÃO ÁTOMOS DE DIFERENTES ELEMENTOS QUÍMICOS. PORTANTO, APRESENTAM DIFERENTES NÚMEROS ÁTOMICOS, DIFERENTES NÚMEROS DE MASSA, MAS MESMO NÚMERO DE NÊUTRONS. ISÓTONOS: n IGUAL, A E Z DIFERENTES. 4 EXERCÍCIOS VOCÊ ESTARÁ PREPARADO PARA RESOLVER OS EXERCÍCIOS, SE SOUBER: O QUE SÃO ISÓTOPOS, ISÓBAROS E ISÓTONOS. SE ESTIVER SEGURO DESSES CONCEITOS, PROSSIGA. SENÃO, REVEJA O TEXTO. I - EXAMINE OS ÁTOMOS REPRESENTADOS A SEGUIR E RESPONDA AO QUE SE PEDE. 37 36 38 40 40 19 A 18 B 20 C 18 D 19 E 1. Quais são isótopos?_______________________ 2. E isóbaros?______________________________ 3. E isótonos?______________________________ II – ASSINALE, COM UM X, NOS PARÊNTESES, A(S) ALTERNATIVA(S) CORRETA(S). 1. Um átomo possui 7 p+, 7 n e 7 e-. Seu isótopo é 17 16 15 a. ( ) 8 O b. ( ) 8 O c. ( ) 23 Na 11 d. ( ) 7 N 13
  14. 14. 40 2. O átomo 18 Ar é 40 40 a. ( ) isóbaro do 19 K c. ( ) isótono do 19 K 40 b. ( ) isótopo do 19 K d. ( ) n. r. a. 39 38 3. Os átomo 19 K e 18 Ar são a. ( ) isótopos. b. ( ) isóbaros. c. ( ) isótonos. d. ( ) isótonos e isóbaros. 56 4. O isótono do átomo 26 Fe terá a. ( ) n = 30 b. ( ) Z = 26 c. ( ) A = 56 d. ( ) A = 30 4 CHAVE DE CORREÇÃO 36 40 37 40 40 40 37 36 38 I - 1. 18 B e 18 D; 19 A e 19 E; 2. 18 D e 19 E; 3. 19 A, 18 B e 20 C. Comentários: 1) B e D são isótopos porque Z = 18; A e E também porque Z = 19 2) D e E são isóbaros porque A = 40 3) A, B e C são isótonos porque n = 18. 15 40 II – 1. d. (X) 7 N. 2. a. (X) isóbaro de 19 K. 3. c. (X) isótonos. 4. a. (X) n = 30. ATIVIDADES DE ENSINO A ELETROSFERA Agora vamos estudar os elétrons e sua disposição na eletrosfera. Os objetivos destas atividades são: 1 CARACTERIZAR O MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD-BOHR. 2 APLICAR O DIAGRAMA DE LINUS PAULING NA DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA EM SUBNÍVEIS E NÍVEIS DE ENERGIA. 1 TEXTO: DISTRIBUIÇÃO Distribuição eletrônica segundo o modelo atômico de Rutherford-Bohr O modelo atômico de Rutherford-Bohr prega que os átomos estão em movimento giratório em torno do núcleo, localizados em camadas ou níveis de energia. Este modelo, no sentido de explicar o comportamento dos elétrons, pode ser resumido nos três princípios seguintes: 1o) NO ÁTOMO, OS ELÉTRONS ESTÃO GIRANDO EM REGIÕES DE ENERGIA 14
  15. 15. DETERMINADA, QUE SE CHAMAM NÍVEIS DE ENERGIA OU CAMADAS. KLMNOPQ NÚCLEO ELETROSFERA Existem 7 níveis, representados pelas letras K, L, M, N, O, P, Q. Em ordem de afastamento do núcleo. Cada nível comporta um número máximo de elétrons. A tabela abaixo indica esses máximos: NÍVEL DE ENERGIA NÚMERO MÁXIMO DE ELÉTRONS K 2 L 8 M 18 N 32 O 32 P 18 Q 2 (ou 8) 2o) QUANTO MAIS DISTANTE DO NÚCLEO, MAIOR É A ENERGIA DO ELÉTRON. KLMNOPQ NÚCLEO AUMENTA A ENERGIA Os elétrons do nível K, estão mais próximos do núcleo, têm menos energia que os demais níveis. Os do nível Q têm maior energia, pois estão mais afastados do núcleo. 3o) SE UM ELÉTRON ABSORVE CERTA QUANTIDADE DE ENERGIA, ELE SALTA PARA UM NÍVEL MAIS AFASTADO DO NÚCLEO. SUA VOLTA AO NÍVEL ANTERIOR DÁ-SE COM EMISSÃO DE ENERGIA EM FORMA DE RADIAÇÃO (LUZ). PASSAGEM DO ELÉTRON PARA OUTROS NÍVEIS K L M N O P Q a) NÚCLEO para nível mais afastado: absorção de energia K L M N O P Q b) NÚCLEO luz para nível mais próximo: liberação de energia 15
  16. 16. Os níveis de energia são, na realidade, um conjunto de regiões ligeiramente diferentes, denominadas subníveis. Existem, no máximo, para cada nível, 4 subníveis, que são chamados s, p, d e f. como acontece nos níveis, cada subnível comporta um número máximo de elétrons: • Subnível s – comporta no máximo 2 elétrons (representa-se s2) • Subnível p – comporta no máximo 6 elétrons (representa-se p6) • Subnível d – comporta no máximo 10 elétrons (representa-se d10) • Subnível f – comporta no máximo 14 elétrons (representa-se f14) O número de subníveis em cada nível depende do máximo de elétrons que cada nível comporta. Veja no quadro a seguir, o número de subníveis nos níveis, bem como o número de elétrons nos níveis e nos subníveis. NOME DO NÍVEL SUBNÍVEIS QUE O NÍVEL POSSUI TOTAL DE ELÉTRONS DO NÍVEL K ou 1 s 2 = 2 L ou 2 s, p 2+6 = 8 M ou 3 s, p, d 2 + 6 + 10 = 18 N ou 5 s, p, d, f 2 + 6 + 10 + 14 = 32 O ou 6 s, p, d, f 2 + 6 + 10 + 14 = 32 P ou 7 s, p, d 2 + 6 + 10 = 18 Q ou 8 s 2 = 2 Observe o esquema da distribuição eletrônica do átomo mais complexo. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f14 6s2 6p6 6d10 7s2 K ou 1 Q ou 7 2 e- 2 e- L ou 2 M ou 3 N ou 4 O ou 5 P ou 6 8 e- 18 e- 32 e- 32 e- 18 e- Veja que os subníveis de cada nível, para serem diferenciados, vêm antecedidos do número que designa o nível. Assim: 1s2 significa: há 2 elétrons no subnível s do nível 1. 3p6 significa: há 6 elétrons no subnível p do nível 3. Distribuição eletrônica em subníveis: diagrama de Linus Pauling OS SUBNÍVEIS DE ENERGIA SÃO PREENCHIDOS COM ELÉTRONS NESTA ORDEM: DO MENOS ENERGÉTICO PARA O MAIS ENERGÉTICO Como saber qual subnível menos ou mais energético? Utilizando o diagrama de Linus Pauling. É fundamental que você consiga montar o diagrama de Linus 16
  17. 17. Pauling. Assim: Basta escrever os subníveis ordenadamente, de modo que nas colunas verticais fiquem os 1s subníveis do mesmo tipo, e nas linhas horizontais fiquem os subníveis do mesmo 2s 2p nível. A seguir, deve-se traçar uma diagonal de cima para baixo cortando os subníveis. A 3s 3p 3d seta da diagonal indica a ordem crescente de energia dos subníveis e, portanto, indica a 4s 4p 4d 4f ordem em que devemos preencher os subníveis. Assim: 5s 5p 5d 5f • o subnível 1s é o menos energético e o primeiro a receber elétrons, pois é 6s 6p 6d cortado em primeiro lugar; 7s • o subnível 2s é mais energético que 1s e é o segundo a recebe elétrons, pois é em segundo lugar. • o subnível 2p, mais energético que 2s, é o terceiro a ser preenchido... e assim por diante, seguindo o sentido da diagonal. Compreendido o diagrama de Linus Pauling, podemos fazer a distribuição dos elétrons. A distribuição é feita preenchendo os subníveis até completar o número de elétrons do átomo. A ordem de preenchimento é regulada pelo diagrama, isto é, devemos preencher do subnível de menor energia para o de menor energia. Exemplos: a) Preencher os subníveis do átomo de ferro (Fe), de Z = 26. De acordo com o diagrama, a seqüência fica assim: 26Fe 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 Observação: Note, nesse exemplo, que o último subnível que recebeu elétrons, foi o 3d que é, assim, o subnível de maior energia. Porém o subnível mais externo é o 4s, que esta no quarto nível. b) 7N 1s2 2s2 2p3 (total de elétrons nos subníveis: 2 + 2 + 3 = 7) c) 10Ne 1s2 2s2 2p6, pois 2 + 2 + 6 = 10 d) 11Na 1s2 2s2 2p6 3s1, pois 2 + 2 + 6 + 1 = 11 e) 15P 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3, pois 2 + 2 + 6 + 2 + 3 = 15 f) 1H 1s1 Distribuição Eletrônica em Nível de Energia Feita a distribuição em subnível, podemos obter a distribuição em níveis. Para isso: a) agrupamos os subníveis do mesmo nível; b) somamos os expoentes dos subníveis de cada nível; c) o total será o número de elétrons do nível. Exemplos: a) 26Fe 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p6 3d6 / 4s2 K ou 1 = e-; L ou 2 = 8e-; M ou 3 = 14e-; N ou 4 = 2e- 17
  18. 18. Note que, no agrupamento dos subníveis de cada nível, o subnível 3d6 trocou de posição com 4s2, pois ele pertence ao nível N ou 4. b) 11Na 1s2 2s2 2p6 3s1 1s2 / 2s2 2p6 / 3s1 K = 2; L = 8; N = 1 c) 70Yb 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p6 3d10 / 4s2 4p6 4d10 4f14 / 5s2 5p6 / 6s2 K = 2; L = 8; M = 18; N = 32; O = 8; P = 2 1 EXERCÍCIOS SE VOCÊ LEU O TEXTO E SABE: • OS TRÊS PRINCÍPIOS DO MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD-BOHR. • OS SUBNÍVEIS DE ENERGIA DE CADA NÍVEL: SEUS SÍMBOLOS E O MÁXIMO DE ELÉTRONS QUE COMPORTAM. • COMO SE CONSTRÓI E SE USA O DIAGRAMA DE LINUS PAULING, PARA VERIFICAR QUAIS OS SUBNÍVEIS MAIS OU MENOS ENERGÉTICOS E PARA FAZER A DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA EM SUBNÍVEIS. • COMO SE DETERMINA O NÚMERO DE ELÉTRONS POR NÍVEIS ESTÁ PREPARADO PARA RESOLVER OS EXERCÍCIOS. SENÃO, RELEIA O TEXTO ANTES. I – COMPLETE AS FRASES COM AS PALAVRAS ADEQUADAS. 1. Segundo o modelo atômico de Rutherford-Bohr, a eletrosfera se compõe de ____________ ou ____________, no número máximo de 7. 2. As 7 camadas de um átomo são designadas de ___, ___, ___, ___, ___, ___ e ___, em ordem a partir do núcleo. 3. A camada de maior energia de um átomo é a ___. 4. A camada L tem ____________ energia que a camada M. 5. Os níveis mais energéticos que o nível O são: ____________. 18
  19. 19. II – ESCREVA, NO TRAÇO A SE HOUVER ABSORÇÃO E L SE HOUVER LIBERAÇÃO DE RADIAÇÃO NAS TRANSFORMAÇÕES INDICADAS NOS ESQUEMAS ABAIXO. 1. _________ + 2. ______ + III – ESCREVA NAS AFIRMATIVAS V (VERDADEIRA) OU F (FALSA). DEPOIS ASSINALE, COM UM X, NOS PARÊNNTES, A ALTERNATIVA QUE EXPRESSA A SEQÜÊNCIA CORRETA. 1. ( ) Os átomos de todos os elementos químicos têm 7 níveis de energia. 2. ( ) O último nível de energia de um átomo comporta no máximo 8 elétrons. 3. ( ) Os átomos, dependendo do seu número de elétrons, podem ter de 1 a 7 níveis de energia. A seqüência correta é a.( ) V, V, V. b.( ) F, V, V. c.( ) V, V, F. d.( ) F, V, F. IV – RESPONDA: 1. Como são designados os subníveis de energia? _______________________________________________________________ 2. Quantos elétrons cada subnível comporta, no máximo? _______________________________________________________________ 3. Quais os subníveis que os níveis K, O e Q comportam? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 4. Se um nível apresenta os subníveis s e p, quantos elétrons ele comporta, no máximo? _______________________________________________________________ 5. O que significam as representações 4f9 e 3d5? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 19
  20. 20. V – TRAÇE O DIAGRAMA DE LINUS PAULING SEM CONSULTAR, E INDIQUE: 1. O subnível de menor energia. 3. O subnível mais externo. 2. O subnível de maior energia 4. O subnível mais interno. VI – FAÇA A DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA EM SUBNÍVEIS, DOS ELEMENTOS ABAIXO E, DEPOIS, COVERTA-A PARA A DE NÍVEIS. 1. 25Mn 2. 77Ir 3. 30Zn 4. 21Sc VII – COM BASE NO QUADRO DOS ELEMENTOS QUÍMICOS (p. 37), APLIQUE TUDO QUE VOCÊ APRENDEU NESTAS ATIVIDADES, COMPLETANDO O QUADRO A SEGUIR. Nome do Símbolo Nº.atômico Nº de 0 Nº de 1 Distribuição Nº de elétrons Subnível Sub-nível Nº de _ e Nº de 0 elemento (Z) massa (A) 1 nas camadas mais mais p Eletrônica 1 n externo Energético nos subníveis 1. Cloro Cl 17 35 17 17 18 2. N 14 2p 3. 222 K-2, L-8, M- 18, N-32, O- 18, P-8 4. flúor 8 5. 80 45 6. 55 1s2 2s2 2p6 4s 3s2 3p6 4s2 3d5 20
  21. 21. 1- CHAVE DE CORREÇÃO I – 1. níveis de energia ou camadas; 2. K, L, M, N, O, P e Q; 3. última; 4. menor (A energia do nível cresce na medida em que esteja mais afastada do núcleo. Logo: K < L< M < N < O < P < Q); 5. P e Q. II – 1. A; 2. L. Neste exercício, você deveria ter se lembrado de que: • Se um elétron passa de uma camada mais externa, que é mais energética, precisa de maior energia; então ele absorve (A) energia. • Se um elétron passa de um nível mais próximo do núcleo, que é menos energético, ele precisa perder, liberar (L) energia. III – b.(X) F, V, V Para resolver este exercício você deve, antes, julgar cada uma das alternativas, determinando quais são Verdadeiras e quais são Falsas. Depois é que você deverá analisar a seqüência correta. Julgando as afirmativas: • A afirmativa A é Falsa, pois o número de camadas depende do numero de elétrons. Os átomos mais complexos, com grande número de elétrons, é que terão todas as 7 camadas. • A afirmativa B é Verdadeira. • A afirmativa C é Verdadeira. IV – 1. Os subníveis são designados por s, p, d e f. 2. O subnível s comporta, no máximo, 2 elétrons; o subnível p, 6; o subnível d, 10; e o subnível f, 14 elétrons. 3. O nível K (ou 1) comporta 1 subnível: 1s. O nível O (ou 5) comporta 4 subníveis: 4s, 4p, 4d, 4f. O nível Q (ou 7) comporta 1 subnível: 7s. 4. O nível com subníveis s e p comporta, no máximo, 8 elétrons. 5. 4f9 significa: há 9 elétrons no subnível f do nível 4 5 3d significa: há 5 elétrons no subnível d do nível 3 O número à esquerda indica o nível a que o subnível pertence; o expoente (acima e à direita) indica o número de elétrons no nível. V – Observando o diagrama traçado, dê as respostas: 1. subnível de menor energia: 1s 2. subnível de maior energia 6d 3. subnível mais externo 7s 4. subnível mais interno 1s VI – 1. 25Mn – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 - 1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p6 3d5 / 4s2 - K = 2; L = 8; M = 13; N = 2 2. 77Ir 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d7 1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p6 3d10 / 4s2 4p6 4d10 4f14 / 5s2 5p6 5d7 / 6s2 K = 2; L = 8; M = 18; N = 32; O = 15; P = 2 3. 30Zn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p6 3d10 / 4s2 K = 2; L = 8; M = 18; N = 2 21
  22. 22. 4. 21Sc 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p6 3d1 / 4s2 K = 2; L = 8; M = 9; N = 2 VII – Nome do Símbolo Nº atômico Nº de Nº Nº de 1 Distribuição Nº de elétrons Sub-nível Sub-nível mais Nº de 0 elemento (Z) mas-sa de 1 eletrônica nos nas camadas mais ener-gético p (A) 0 1 n subníveis exter-no _e 1. 1s2 2s2 2p6 K-2,L-8,M-7 Cloro Cl 17 35 17 17 18 3s2 3p5 3p 3p 2. Nitro- 1s2 2s2 2p3 K-2,L-5 gênio N 7 14 7 7 7 2p 2p 1s2 2s2 2p6 3. 3s2 3p6 4s2 K-2,L-8,M- Radônio Rn 86 222 86 86 136 3d10 4p6 5s2 18, N-32,O- 6p 6p 4d10 5p6 6s2 18,P-8 4f14 5d10 6p6 4. flúor F 9 17 9 9 8 1s2 2s2 2p5 K-2,L-7 2p 2p 5. 1s2 2s2 2p6 K-2,L-8,M- Bromo Br 35 80 35 35 45 3s2 3p6 4s2 18, N-7 4p 4p 3d10 4p5 6. Manga- Mn 25 80 25 25 55 1s2 2s2 2p6 K-2,L-8,M- 4s 3d nês 3s2 3p6 4s2 13, N-2 3d5 Para resolver este exercício, você precisaria ter paciência para localizar os dados no quadro e, a partir daí, aplicar as fórmulas e diagramas necessários. Por exemplo: • no item 1, demos o nome do elemento e o nº de nêutrons. No quadro da p. 37, você deverá localizar este elemento, seu símbolo e nº atômico, que é 17. Sabendo disso, era só você lembrar que Z = nº de elétrons e que Z + nº de elétrons = ª Conhecendo Z e usando o diagrama de Linus Pauling, você faria a distribuição em subníveis; poderia determinar o subnível mais externo e o mais energético e, por fim, fazer a transposição da distribuição em subníveis para a em níveis. • no item 3, se você contasse o número de elétrons das camadas, obteria o nº de elétrons e, em conseqüência, o valor de Z. Por esse valor, você acharia o elemento e o símbolo no quadro e, dando seqüência ao raciocínio, completaria todos os espaços. 22
  23. 23. ATIVIDADES DE ENSINO MÁTERIA, SUBSTÂNCIA E MISTURAS Vamos aprofundar, nestas atividades, nossos conhecimentos de Química, a fim de atingirmos os seguintes objetivos: 1 DIFERENCIAR CONCEITOS BÁSICOS COMO: MATÉRIA, MATERIAL OU CORPO, OBJETO, FENÔMENO FÍSICO E FENÔMENO QUÍMICO. 2 CARCTERIZAR SUBSTÂNCIAS: CONCEITO, CARACTERÍSTICAS E TIPOS. 3 DISTINGUIR SUBSTÂNCIA DE MISTURA. 4 RECONHECER AS FASES DE UM SISTEMA E DISTINGUIR MISTURA HOMOGÊNIA DE MISTURA HETEROGÊNIA. 1 TEXTO: CONCEITOS BÁSICOS Matéria O que é matéria? Já vimos que matéria é tudo aquilo que possui massa e ocupa lugar no espaço, e que a matéria é composta de átomos. Podemos acrescentar, então, que tudo o que podemos ver e tocar é matéria: a cadeira, seu corpo, o prédio, as nuvens. Todas essas coisas têm extensão, isto é, ocupa lugar no espaço. Além disso, se as colocarmos em uma balança, verificaremos que elas têm massa (massa é aquilo que nós, popularmente, chamamos peso). O ar que respiramos, embora não seja visível, é matéria. Podemos comprovar isso ao enchermos balões ou câmaras de ar. Também o micróbio e a célula, que não podemos ver sem a ajuda de microscópios, são matéria. E até o átomo que é absolutamente invisível para nós, é matéria, pois tem massa, como vimos nas atividades anteriores (reveja-as em caso de dúvida). Assim, podemos concluir que: MATÉRIA É TUDO AQUILO QUE TEM MASSA E EXTENSÃO. TODA MATÉRIA SE COMPÕE DE ÁTOMOS. Classificação da matéria quanto à forma ou utilização A matéria existe na natureza sob a forma de corpos ou materiais. CORPO OU MATERIAL É UMA PORÇÃO LIMITADA DE MATÉRIA. Uma pedra, um pedaço de vidro, um galho de árvore são corpos. Os corpos podem ser trabalhados pelo homem, assumindo formas específicas para o seu uso. Neste caso, tornam-se objetos. São objetos: a cadeira, a mesa, o anel, o prato. OBJETO É UM CORPO QUE, POR SUA FORMA ESPECIAL, 23
  24. 24. SE PRESTA A UM CERTO USO. Fenômenos químicos X fenômenos físicos Os corpos podem ser submetidos a diversos fenômenos espontâneos ou provocados pelo ser humano. Esses fenômenos podem ser de natureza física ou química. Os fenômenos químicos são aqueles que alteram a constituição da matéria. Por exemplo, quando queimamos um papel ocorre um fenômeno químico, pois o papel se transforma em cinzas, fumaça, etc., deixando de ser papel. Depois de queimado, mesmo que apaguemos o fogo, o papel não se recupera. Se rasgarmos o papel, porém, ocorre um fenômeno físico, pois não há transformação na constituição desse material papel picado ainda é papel. O mesmo acontece ao amassarmos uma latinha de bebida. Mesmo amassada ainda é lata. Então, não se esqueça: FENÔMENO FÍSICO É TODA E QUALQUER TRANSFORMAÇÃO SOFRIDA POR UM CORPO SEM QUE HAJA ALTERAÇÃO DE SUA CONSTITUÍÇÃO ÍNTIMA __ OS ÁTOMOS QUE O COMPÕEM E SUA ORGANIZAÇÃO. FENÔMENO QUÍMICO É TODA E QUALQUER TRANSFORMAÇÃO SOFRIDA POR UM CORPO DE MODO QUE HAJA ALTERAÇÃO DE SUA CONSTITUÍÇÃO ÍNTIMA. 1 EXERCÍCIOS PARA RESOLVER COM ACERTO OS EXERCÍCIOS, VOCÊ DEVE SABER: • DISTINGUIR MATÉRIA, CORPO OU MATERIAL, OBJETO. • RECONHECER FENÔMENOS FÍSICOS E FENÔMENOS QUÍMICOS. DEPOIS, CONFIRA SUAS RESPOSTAS NA CHAVE DE CORREÇÃO. I – ASSINALE COM UM X, NOS PARÊNTESES, A ALTERNATIVA CERTA EM CADA QUESTÃO. 1. São exemplos de matéria, EXCETO a. ( ) a água, o vento, as plantas. b. ( ) tudo que é formado por átomos. c. ( ) o átomo, o micróbio, a molécula. d. ( ) a energia potencial e a cinética. 2. Uma enxada é exemplo de a. ( ) matéria. c. ( ) objeto. b. ( ) corpo. d. ( ) todas as alternativas estão corretas. 24
  25. 25. 3. Aquecer uma barra de ferro até seu ponto de fusão, recolher o líquido e depois deixá-lo esfriar em uma forma esférica, formando uma bola de ferro, é exemplo de fenômeno a. ( ) químico, pois foi alterada a forma da substância. b. ( ) físico, pois foi alterada a forma da substância, mas não as suas propriedades essenciais. c. ( ) químico, pois foram alteradas tanto a forma quanto as propriedades da substância. d. não ocorreu qualquer fenômeno. II – ESCREVA, NOS PARÊNTESES, (F) PARA FENÔMENOS FÍSICOS E (Q) PARA FENÔMENOS QUÍMICOS: 1. ( ) formação de ferrugem. 4. ( ) derretimento de uma pedra de gelo. 2. ( ) quebra de um objeto 5. ( ) digestão dos alimentos digeridos. 3. ( ) enfiar um prego na madeira. 1 CHAVE DE CORREÇÃO I – 1. d. (X) a energia potencial e a cinética. Tradicionalmente, matéria se distingue de energia. Matéria é tudo que tem massa e extensão; energia é tudo o que é capaz de realizar trabalho. Energia potencial, cinética, etc. não são matérias. 2. d. (X) Toda as alternativas estão certas. A enxada é matéria pois tem massa; é corpo porque é uma porção limitada de matéria; e é objeto porque tem uma forma especial que a capacita a uma determinada utilização: cavar a terra. 3. b.(X) físico, pois foi alterada a forma da substância, mas não as propriedades essenciais. Para decidirmos se há um fenômeno químico, precisamos determinar se houve transformações na substância (através de sua decomposição em seus elementos constituintes ou através de sua combinação com outros elementos, formando novas substâncias). Enquanto a substância for a mesma, qualquer que seja a sua forma, temos apenas fenômenos físicos. II – 1. (Q) a ferrugem é uma outra substância e não mais o ferro. 2. (F) a constituição dos pedaços é igual a do objeto, quando estava inteiro. 3. (F) a madeira continua a ser madeira, e o prego a ser prego. 4. (F) a água só mudou de estado, permanecendo a mesma substância. 5. (Q) houve transformação pela decomposição do alimento em seus elementos constituintes. 25
  26. 26. 2 TEXTO: SUBSTÂNCIAS AS VÁRIAS QUALIDADES DA MATÉRIA Substâncias: conceito e classificação O átomo, como já vimos, é a menor partícula da matéria. Ao se combinarem, podem formar moléculas ou aglomerados de átomos, chamados de compostos iônicos. As moléculas são a menor parte de uma substância. Existem pouco mais de 100 átomos diferentes e, no entanto, eles formam mais de 3 milhões de moléculas distintas, que por sua vez, formam mais de 3 milhões de substâncias. Isto é possível porque as moléculas podem ser formadas tanto pela reunião de átomos iguais como pela reunião de átomos diferentes. Observe o quadro seguinte: H2 O2 O3 H2O gás hidrogênio gás oxigênio ozônio água H2O2 Co2 CH4 C2H6O água oxigenada gás carbônico metano álcool comum (fig. 01) 8 compostos formados com apenas 3 tipos de átomos As substâncias podem ser classificadas em simples e compostas. As substâncias cujas moléculas são formadas por átomos iguais, chamam-se substâncias simples. No quadro anterior aparecem 3 destas substâncias: o gás hidrogênio (H2), formado por átomos de hidrogênio; o gás oxigênio (O2), formado por átomos de oxigênio; e o gás ozônio (O3), também formado por átomos de oxigênio. Outros exemplos: fósforo (P4), enxofre (S8), gás Hélio (He). Então, vejamos: MOLÉCULA É A MENOR PARTE DA UMA SUBSTÂNCIA, QUE CONSERVA AS PROPRIEDADES CARACTERÍSTICAS DESSA SUBSTÂNCIA. SUBSTÂNCIAS SÃO QUALIDADES DIFERENTES DE MATÉRIAS, COM COMPOSIÇÃO E PROPRIEDADES DEFINIDAS. SUBSTÂNCIAS SIMPLES SÃO AQUELAS QUE TÊM SUAS MOLÉCULAS CONSTITUÍDAS POR APENAS UM TIPO DE ÁTOMO; SUBSTANCIAS COMPOSTAS SÃO AQUELAS CUJAS MOLÉCULAS SÃO CONSTITUÍDAS POR 2 OU MAIS TIPOS DE ÁTOMOS. 26
  27. 27. Características das substâncias: composição definida Qualquer que seja a substância, os elementos químicos que a constituem se apresentam sempre em determinada proporção, fora da qual não é possível haver a combinação. Só se forma água, por exemplo, quando dois átomos de hidrogênio reagem com um átomo de oxigênio. É por isso que as substâncias são representadas por fórmulas, que indicam o número de átomo de cada elemento que está presente na molécula, ou a disposição dos átomos nas moléculas. Veremos 2 tipos de fórmulas. Eis o primeiro: A FÓRMULA MOLECULAR REPRESENTA EM SÍMBOLOS, QUAIS OS ÁTOMO QUE PARTICIPAM DA MOLÉCULA E, EM ÍNDICE, QUANTOS ÁTOMOS ENTRAM NA MOLÉCULA. Observe: a) H2 fórmula molecular do gás hidrogênio. o índice 2 indica que são necessários 2 átomos de hidrogênio (símbolo H) para formar uma molécula dessa substância. b) SO3 fórmula molecular do trióxido de enxofre. a fórmula indica que a molécula dessa substância se compõe de 1 átomo de enxofre (S) e 3 átomos de oxigênio (0). Note que, quando o índice é 1, não o escrevemos. Algumas fórmulas moleculares apresentam parênteses com um índice à direita. O índice fora dos parênteses multiplica o numero de átomos que estão dentro dos parênteses. Veja: c) Mg(NO3)2 fórmula molecular do nitrato de magnésio. A fórmula indica que a molécula dessa substância apresenta: 1 átomo de magnésio (Mg) 2 átomos de nitrogênio (N), pois 2 x 1 = 2 6 átomos de oxigênio (O), pois 2 x 3 = 6 Observe que o magnésio não é multiplicado pelo índice 2, porque está fora dos parênteses. A FÓRMULA ESTRUTURAL, ALÉM DE REPRESENTAR OS ÁTOMOS CONSTITUINTES DA MOLÉCULA E SUA PROPORÇÃO, MOSTRA COMO OS ÁTOMOS SE LIGAM. A LIGAÇÃO ENTRE OS ÁTOMOS É INDICADA PELOS TRAVESSÕES, Exemplos: a) flúor fórmula molecular: F2 ; fórmula estrutural: F F b) água fórmula molecular: H2O ; fórmula estrutural: H O H H c) amônia fórmula molecular: NH3 ; fórmula estrutural: H N H 27
  28. 28. H d) metano fórmula molecular: CH4 : fórmula estrutural : H C H H Guarde o seguinte: AS SUBSTÂNCIAS TÊM COMPOSIÇÕES QUÍMICAS DEFINIDAS, QUE PODEM SER EXPRESSAS EM FÓRMULAS MOLECULARES E ESTRUTURAIS. Característica das Substâncias: Propriedades Específicas Cada substância tem propriedades específicas, que as distinguem de outras; • H2O é uma substância que tem várias características: é incolor, insípida, inodora; solidifica-se a zero grau; etc. • H2 é outra substância: é um gás, incolor, inflamável. As propriedades de uma substância podem ser organolépticas, físicas ou químicas. 1 Propriedades organolépticas São as propriedades que impressionam os nossos sentidos, como cor (visão), estado de agregação (tato), brilho (visão), odor (olfato) e sabor (paladar). a) Estados de agregação. São 3 os estados de agregação: sólido, líquido e de vapor (gasoso). A mesma substância pode apresentar-se nos 3 estados de agregação, dependendo da temperatura e da pressão. A água, por exemplo, é líquida a temperatura normal, mas apresenta-se sólida se a temperatura cair a baixo de 0oC, ou se transforma em vapor com a temperatura acima de 100oC. Os metais, à temperatura ambiente, costumam ser sólidos. Já o hidrogênio e o oxigênio são normalmente gasosos. b) Cor. Algumas substâncias são incolores (como a água); outras são coloridas, como o iodo (cor violeta) e o enxofre (cor amarela). c) Odor. As substâncias podem ter cheiro (substâncias odoríferas), como o gás sulfídrico, que tem cheiro de ovo podre ou não o terem (substâncias inodora), como a água. d) Sabor. Existem substâncias insípidas como a água e a parafina, e substâncias sápidas como o cloreto de sódio (gosto salgado). e) Brilho. As substâncias podem ter ou não brilho e esse brilho é característico; os metais têm brilho característico, chamado brilho metálico; os sais normalmente não têm brilho. 2 Propriedades físicas São as que se relacionam com qualquer fenômeno físico e podem ser mensurada por instrumentos de precisão, como o termômetro. a) Estados de agregação e mudança de estado. Na natureza, a matéria pode se encontrar em 3 estados principais, os quais estão diretamente relacionados com a 28
  29. 29. forma que une as suas moléculas. No estado sólido, as moléculas estão fortemente unidas, por isso a substância tem forma definida e volume constante. No estado líquido, a força de atração entre as moléculas e a de repulsão são iguais; assim, as moléculas escorrem umas sobre as outras e a substância tem volume constante, mas não tem forma própria (assume a forma do recipiente que a contém). No estado de vapor, a força de repulsão é maior que a de coesão; assim, a substância não tem forma nem volume definidos, tendendo a ocupar todo o espaço disponível. Havendo variação de temperatura ou de pressão, as substâncias alteram seus estados. Assim, a passagem do estado sólido para o líquido chama-se fusão ou liquefação. O fenômeno oposto é a solidificação. Do estado líquido para o de vapor ocorre vaporização. E do gasoso para o líquido condensação. Sublimação e ressublimação são os fenômenos de passagem do estado sólido diretamente para o vapor e vice-versa. Cada substância pura tem uma temperatura fixa para iniciar mudança de estado; esta propriedade nos permite caracterizar uma substância com um boa precisão. b) ponto de fusão. É a temperatura em que uma substância passa do estado sólido para o líquido. Essa temperatura é medida em graus Celsius ou graus centígrados, cuja notação é 0oC. Conforme já dissemos, cada substância tem um ponto de fusão. Observe alguns exemplos: • água 0oC • ouro 1.064oC • mica 1.300oC • chumbo 327oC • álcool 130oC • ferro 1.560oC c) Ponto de ebulição. É a temperatura na qual um líquido passa ao estado de vapor. Cada substância também tem seu ponto de ebulição, característica está que nos permite distinguir uma substância de outra. Veja esses exemplos: . água 100oC . mica não vaporiza . álcool 78,4oC . ouro 2.610oC . chumbo 1.525oC . ferro 2.500oC d) Densidade. É a relação entre a massa de um corpo e o volume que esse corpo ocupa no espaço. Para determinarmos a densidade, fazemos assim: a) medimos a massa (m) b) medimos o volume (v) m = 24,3g v = 9 cm3 (fig. 02) m 24,3 g c) calculamos D = 2,7 g/cm3 v 9cm 3 Cada substância tem sua densidade especifica; logo, essa propriedade é caracterizadora de uma substância. Há , porém, uma exceção: a água no estado líquido tem densidade de 1,00 g/cm3 mas, em forma de gelo, tem densidade 0,96 g/cm3 por 29
  30. 30. isso o gelo flutua na água. e) Calor específico. É a quantidade de calor que cada substância necessita para elevar de 1 C a temperatura de 1 grama dessa substância. (ex: 14,5oC o 15,5oC). Para cada substância há um valor de calor específico, que também é uma das provas para a identificação das substâncias. 2 Propriedades químicas São as propriedades que se relacionam com qualquer fenômeno químico. As substâncias têm comportamentos especiais ao reagirem umas com as outras. Assim, essas propriedades também são caracterizadoras de uma substância. 2 EXERCÍCIO RESOLVA ESTES EXERCÍCIOS SE VOCÊ ESTIVER SABENDO: • QUE É UMA SUBSTÂNCIA: CONCEITO, MENOR PARTE COMPONENTE, CARACTERÍSTICAS. • QUAIS AS PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS: ORGANOLÉPTICAS, QUÍMICAS E FÍSICAS. SE VOCÊ NÃO TEM DÚVIDAS, RESOLVA AS QUESTÕES. CASO CONTRÁRIO, RELEIA O TEXTO. DEPOIS,CONFIRA AS RESPOSTAS E LEIA OS COMENTÁRIOS. I - ASSINALE, COM UM X, NOS PARÊNTESES, A ÚNICA ALTERNATIVA CORETA. 1. “Espécies de matéria que têm composição definida, não alteram sua constituição íntima quando submetidas a fenômenos físicos, apresentam propriedades constantes.” este é um conceito que se aplica: a. ( ) às substâncias simples. c. ( ) às sustâncias compostas. b. ( ) a quaisquer substâncias. d. ( ) à matéria. 2. Molécula é: a. ( ) um conjunto de átomos. c. ( ) uma partícula que não tem massa. b. ( ) a menor partícula da matéria d. ( ) a menor parte de uma substância. 3. A única seqüência que apresenta substâncias simples é a. ( ) H2O; NaCl; SO2; NaI. c. ( ) KCl; NaCl; LiF; Ne. b. ( ) I2; H2O2; NaCl; KCl. d. ( ) Cl2; S8; O3; H2. II - RELACIONE AS COLUNAS LIGANDO AS PROPRIEDADES AO SEU TIPO ESCREVENDO, NOS PARÊNTESES, A LETRA ADEQUADA. 1. ( ) densidade ( A ) propriedade organoléptica 2. ( ) cor e brilho 3. ( ) estado de agregação ( B ) propriedade física 4. ( ) odor e sabor 30
  31. 31. 5. ( ) ponto de fusão e ponto de ebulição ( C ) propriedade química 6. ( ) comportamento em reações químicas 7. ( ) calor específico III – FAÇA O QUE SE PEDE 1. Complete a tabela, classificando as substâncias em simples ou compostas. FÓRMULAS MOLECULARES NOME CLASSIFICAÇÃO Br2 bromo substância_____________ NH3 amônia substância_____________ P4 fósforo substância_____________ He hélio substância_____________ 2. O esquema a seguir traz constantes físicas de algumas substâncias. Observe-o para responder as questões: Substâncias Fórmulas Pontos de Pontos de Densidade Calores moleculares fusão ebulição especí-ficos a 20oC Oxigênio O2 -219oC -183oC 1,43 0,92 kJ/kg K Hidrogênio H2 -258oC -253oC kg/dm3 14,28 kJ/kg K Água H2O 0o C 100oC 0,09 4,183 kJ/kg K Álcool etílico C2H6O -117oC 78,5oC kg/dm3 2,42 kJ/kg K Alumínio Al 658o C o -2.200 C 3 1 kg/dm 0,904 kJ/kg K Carbono(diamante) C (3.540)ºC 0,79 0,333 kJ/kg K º carbono (grafite) C (3.540) C kg/dm3 0,825 kJ/kg K gelo H2O 0o C 100oC 2,6 kg/dm3 3,51 kg/dm3 -2,1 kg/dm3 0,9 kg/dm3 Fonte: Manual de Fórmulas Técnicas Kurt Gieck O sinal – indica que o valor é aproximado: os parênteses indicam que a substância passa diretamente para o estado de vapor por sublimação. a) Por que podemos afirmar que a combinação do hidrogênio com o oxigênio, a qual resulta em água, é um fenômeno químico? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ b) O carbono forma o diamante e o grafite. Então, responda: O carbono e o grafite são 2 substâncias diferentes ou não? Por quê? _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ c) Sabemos que o gelo e a água são a mesma substância, em estado de agregação diferentes. Que dados do esquema apresentado garantem isso? _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ 31
  32. 32. 2 CHAVE DE CORREÇÃO I – 1.b.(X) a quaisquer substância. As substâncias (simples ou compostas) têm composição definida, propriedades constantes e não se alteram por fenômenos físicos. As substâncias só perdem suas característica quando submetidas a processos químicos. 2.d.(X) a menor parte de uma substância. Note que a molécula não é um conjunto de átomos qualquer. Ela é um conjunto de átomos combinados em proporções definidas e com propriedades constantes. Por isso é a menor parte da substância. 3.d.(X) Cl2; S8; O3; H2. Lembre-se: substância simples formada por átomos de 1 único elemento; substância composta formada por átomos de 2 ou mais elementos. II – A seqüência correta é: 1.(B); 2.(A); 3.(A); 4.(A); 5.(B); 6.(C); 7(B). III – 1. A seqüência correta é: simples, composta, simples, simples. 3. Compare suas respostas com as nossas sugestões. a) A combinação de hidrogênio com oxigênio, da qual resulta água, é um fenômeno químico, porque as substâncias iniciais se transformam, adquirindo propriedades diferentes. Podemos afirmar isso observando o valor das constantes físicas dessas 3 substâncias na tabela, pois esses valores são diferentes para H2, O2 e H2O. b) Carbono e grafite, apesar de constituídos pelo mesmo elemento químico, são substâncias distintas pois têm propriedades diferentes; ainda que se sublimem à mesma temperatura eles têm densidades e calores específicos diferentes. c) Água e gelo são 2 estados da mesma substância, pois apresentam propriedades iguais: mesmo ponto de fusão, mesmo ponto de ebulição. A densidade varia porque, como dissemos, é uma exceção. 32
  33. 33. 3 TEXTO: SUBSTÂNCIAS X MISTURAS Já sabemos que a substância é o resultado da combinação de átomos em uma proporção definida e que tem propriedades características. E a mistura? Mistura é a aglomeração de duas ou mais substâncias no mesmo sistema, as quais mantém, porém, a sua individualidade. No esquema a seguir, você notará melhor a diferença. Este sistema é formado por um único tipo de moléculas – H2O (água). Este sistema apresenta uma SUBSTÂNCIA pura – H2o. Este sistema é formado por 2 tipos de moléculas diferentes – H2o e NaCl (cloreto de sódio ou sal de cozinha). Este sistema representa uma Mistura de H2o e NaCl. Substâncias x misturas: proporção definida x composição variável A água é uma substância pois, para formá-la, é preciso que 2 átomos de hidrogênio se combinem com 1 átomo de oxigênio, como mostra a fórmula H2O. A água salgada, no entanto, não é uma substância, porque não há uma proporção definida para os elementos se unirem: podemos pôr muito sal e tudo será água salgada. Por isso, não podemos expressar esse material em fórmulas, pois se trata de uma mistura. UMA SUBSTÂNCIA, QUALQUER QUE SEJA A AMOSTRA TOMADA, APRESENTA SEMPRE A MESMA CONSTITUIÇÃO. NA MISTURA, OS COMPONENTES PODEM ESTAR ASSOCIADOS EM QUALQUER PROPORÇÃO. Substâncias x misturas: propriedades constantes x propriedades variáveis 33
  34. 34. Já sabemos que as substâncias têm propriedades constantes, qualquer que seja a amostra considerada. É por isso que podemos dizer que o sistema que apresenta uma substância H2O terá seguintes propriedades: ponto de fusão: 0oC; ponto de ebulição: 100oC; densidade: 1 g/ml Nas misturas, porém, os componentes estão em qualquer proporção e não nos é possível determinar um valor constante para as propriedades físicas. Esses valores vão variar de acordo com a composição da mistura. Assim, as misturas têm: ponto de fusão variável; ponto de ebulição variável; densidade variável. Substâncias x misturas: temperatura constante durante as mudanças de estado físico x temperatura variável durante as mudanças de estado Toda substância pura tem o seguinte comportamento, ao mudar de estado de agregação: • Aquecendo-se um corpo sólido, a temperatura aumenta regularmente até atingir o ponto de fusão; • Atingindo o ponto de fusão, a temperatura permanece constante até que todo o sólido se torne líquido; • Acabada a fusa do sólido, a temperatura volta a aumentar até que se atinja o ponto de ebulição; • Atingindo o ponto de ebulição, a temperatura volta a ficar constante até que todo o líquido se transforme em vapor; • Acabada essa mudança é que a temperatura torna a subir. Veja o comportamento típico das substâncias puras neste gráfico. temperatura Note que durante a fusão e a vapor ebulição, a temperatura permanece temperatura vapor a mesma; por isso a linha gráfica de ebulição continua no mesmo ponto. líquido temperatura líquido de fusão sólido sólido SUBSTÂNCIA SUBSTÂNCIA PURA PURA tempo Nas misturas – é claro - a temperatura vai variar durante todo o processo de mudança do estado. Observe o gráfico. temperatura início vapor ebulição Note que a linha do gráfico cresce durante todo o tempo, início da líquido inclusive durante a mudança de fusão estado. 34 sólido tempo MISTURA
  35. 35. Assim, podemos dizer que: A SUBSTÂNCIA MATÉM A TEMPERATURA CONSTANTE DURANTE AS MUDANÇAS DE ESTADO; AS MISTURAS, NÃO. Vamos sintetizar as diferenças entre esses materiais. SUBSTÂNCIA MISTURA • Compõem-se de um único tipo de molécula. • Compõem-se de vários tipos de moléculas. • Os componentes combinam-se em • Os componentes se aglomeram em proporções proporções definidas. variáveis. • Podem ser expressas em fórmulas. • Não podem ser expressas por meio de • Têm propriedades constantes. fórmulas. • Os componentes só se separam por • Têm propriedades variáveis. processos químicos. • Os componentes separam-se por processos físicos. 3 EXERCÍCIOS RESOLVA ESTES EXERCÍCIOS, PARA RESOLVÊ-LOS COM ACERTO, VOCÊ DEVE SABER: DISTINGUIR SUBSTÂNCIA DE MISTURA. LEIA AS PERGUNTAS COM ATENÇÃO, DÊ SUAS RESPOSTAS E DEPOIS COMPARE-AS COM AS DA CHAVE DE CORREÇÃO. I – ESCREVA, NOS PARÊNTESES, (A) PARA SUBSTÂNCIAS E (B) PARA MISTURAS. 1. ( ) Compõem-se de uma única espécie de molécula. 2. ( ) Não podem ser expressa em fórmulas. 3. ( ) Os componentes apresentam-se em proporções variáveis. 4. ( ) Têm propriedades variáveis. 5. ( ) Têm propriedades constantes. 6. ( ) Podem ser expressos por fórmulas. II – ASSINALE, COM UM X, NOS PARÊNTESES, A ÚNICA ALTERNATIVA CORRETA. Um material, ao ser aquecido, decompõem-se em um sólido preto e um gás incolor. Esse material é: a. ( ) uma substância simples. c. ( ) uma mistura. b. ( ) uma substância composta. d. ( ) nada se pode afirmar. 35
  36. 36. 1. Analisando o gráfico ao lado, podemos concluir que ele representa a. ( ) uma substância simples. temperatu b. ( ) uma substância composta. c. ( ) uma mistura. início da d. ( ) nada se pode afirmar. ebulição temp III – IDENTIFIQUE, PELA OBSERVAÇÃO DOS COMPONENTES DE CADA o SISTEMA, SE OS MATERIAS SÃO SUBSTÂNCIAS OU MISTURAS. 1. __________________ 2. __________________ 3. _______________ 3 CHAVE DE CORREÇÃO I – A seqüência correta é: 1.(A); 2.(B); 3.(B); 4.(B); 5(A); 6.(A). II – 1. d.(X) Nada se pode afirmar. Como nada foi indicado sobre a pureza do material, não podemos afirmar que se trata de uma substância composta, pois poderia ser apenas uma mistura. Agora que sabemos que existem também as misturas de substâncias não podemos chamar, apressadamente, um sistema ignorado de substância composta, só porque ele tem mais de um componente. Isso só poderá ocorrer se soubermos que a substância é pura. 2. c.(X) uma mistura. Vimos que uma substância pura apresenta como característica física um ponto de ebulição e que, ao alcançar esse ponto, a temperatura permanece constante até o final do processo. O gráfico porém apresenta uma linha que sobe durante a ebulição. Isso indica que a temperatura não permaneceu constante durante essa mudança de estado; logo, temos representada uma mistura. III – 1. Substância (H2SO4 é uma só espécie de molécula). 2. Mistura (3 tipos de moléculas; logo, 3 substâncias misturadas). 2. Substância (um único tipo de molécula). 4 TEXTO: MISTURAS HOMOGÊNEAS E HETEROGÊNEAS – FASES DE UM SISTEMA 36
  37. 37. Fases de um sistema Quando observamos um sistema, podemos encontrar as seguintes situações: • Não notamos faixas de separação no sistema; • Todo o sistema apresenta as mesmas propriedades. Dizemos, então, que o sistema tem uma só fase; é monofásico ou homogêneo. • Notamos uma ou mais faixas de separação no sistema; • O sistema apresenta mais de uma fase, com propriedades diferentes. Dizemos, então, que o sistema é polifásico ou heterogêneo. Gasolina ÓLEO água ÁGUA enxofre ESTE SISTEMA É BIFÁSICO (OU ESTE SISTEMA É TRIFÁSICO (OU POLIFÁSICO) PORQUE TEM 2 POLIFÁSICO) PORQUE TEM 3 FASES DIFERENTES: ÁGUA E FASES DIFERENTES: ÁGUA, ÓLEO. GASOLINA E ENXOFRE. Exemplos de sistemas homogêneos a) Substância pura simples ou compostas: H2O (água), H2 (gás hidrogênio), Fé(ferro), NaCl (cloreto de sódio), CO2 (gás carbônico). b) Misturas em que não podemos distinguir os componentes (misturas homogêneas): gasolina e álcool, ar atmosférico (composto por nitrogênio, oxigênio, vapor d’água, argônio e outros gases), água do mar (composto por água e sais). Exemplos de sistemas heterogêneos a) Misturas de sólidos com sólidos: rocha granito (composta por cristais de quartzo, feldspato, mica e outros minerais), arroz e feijão, limalha de ferro e enxofre, sal e talco. b) Misturas de líquidos com sólidos que não se dissolvem: o sangue aparentemente é um sistema homogêneo (fig. 12-a). Se o agitarmos em um centrifugador (fig. 12.b), porém, notamos que se formam 2 faixas: no fundo ficam as substâncias sólidas que o formam e na parte superior fica o líquido, que é chamado de plasma (fig. 12-c). 37
  38. 38. (fig. 12-a) (fig. 12-b) (fig 12-c) c) Mistura de líquido com gases: o refrigerante é um sistema bifásico: a parte líquida é uma fase, e as bolhas de gás (CO2) que se formam na superfície do líquido são outra fase. d) Substância pura durante uma mudança de estado físico: conforme mostra a ilustração, a mudança de estado não acontece em todo o sistema de uma vez: uma parte fica em um estado e outra muda de estado. Portanto, uma mesma substância, e) em processo de mudança de estado, é um sistema heterogêneo. f) Mistura de uma substância gasosa e sólidos: o ar com poeira é um sistema bifásico: uma fase é a mistura de gases e vapor d’água que forma o ar; a outra é formada pelas partículas de poeira. Concluindo: FASE É CADA PARTE HOMOGÊNEA DE UMA MISTURA, A QUAL SE DIFERENCIA DE OUTRAS FASES POR UMA SUPERFÍCIE DE SEPARAÇÃO. DE ACORDO COM O NÚMERO DE FASES, OS SISTEMAS SÃO MONOFÁSICOS OU HOMOGÊNEOS (UMA SÓ FASE); POLIFÁSICO OU HETEROGÊNEOS (MAIS DE UMA FASE). 38
  39. 39. Misturas Homogêneas e heterogêneas A MISTURA HOMOGÊNEA OU SOLUÇÃO É MONOFÁSICA, TENDO EM QUALQUER PARTE DO SISTEMA AS MESMAS PROPRIEDADES ORGANOLÉPTICAS E FÍSICAS. Preste muita atenção! Apresentar as mesmas propriedades em toda extensão do sistema não significa que a mistura homogênea apresente propriedades constantes – o que caracterizaria uma substância. Por exemplo: determinada mistura de água e sal (salmoura) tem um ponto de ebulição, fusão e uma densidade diferente de outra solução de salmoura em que se coloque mais sal ou mais água. No entanto, na mesma mistura homogênea, temos as mesmas propriedades em toda a extensão do sistema. Exemplos de misturas homogêneas: água e açúcar, água e sal, água e álcool, álcool e gasolina, éter e álcool, ar atmosférico (sem poeira ou outros materiais em suspensão) e, normalmente qualquer mistura de gases. Observação: Não confunda mistura homogênea com substância. Ambas são sistemas monofásicos ou homogêneos, mas têm características muito diferentes. A MISTURA HETEROGÊNEA TEM MAIS DE UMA FASE COM PROPRIEDADES ESPECÍFICAS. AS MISTURAS HETEROGÊNEAS SÃO SISTEMAS POLIFÁSICOS. Observação: Todos os sistemas polifásicos (exceto os formados pela mesma substância em mudança de estado) são exemplos de misturas heterogêneas. Vamos esquematizar, para resumir, o que estudamos nesse texto. SIMPLES SUBSTâNCIA PURA HOMOGÊNEOS: UMA SÓ FASE COMPOSTA MISTURA HOMOGÊNEA SISTEMAS • MISTURA HETEROGÊNEA HETEROGÊNEO: MAIS DE UMA FASE • SUBSTÂNCIAS PURAS EM MUDANÇA DE ESTADO 39
  40. 40. 3 EXERCÍCIOS PARA RESOLVER COM ACERTO OS EXERCICIOS, VOCÊ DEVE TER APRENDIDO: • O QUE É SISTEMA HOMOGÊNEO E HETEROGÊNEO. • CLASSIFICAR SISTEMA QUANTO AO NÚMERO DE FASES. • DISTINGUIR MISTURAS HOMOGÊNEAS DE MISTURAS HETEROGÊNEAS. RESOLVA-OS COM ATENÇÃO E DEPOIS CONFIRA SUAS RESPOSTAS. I – ASSINALE, COM UM X, NOS PARÊNTESES, TODAS AS ALTERNATIVAS CORRETAS. 1. São sistemas polifásicos a. ( ) b. ( ) água, sal e açúcar. água, sal e óleo. e. ( ) c. ( ) d. ( ) Mercúrio, água e éter. água, álcool e óleo. 2. Dos sistemas da questão anterior, são misturas heterogêneas: a. ( ) água sal e açúcar. c. ( ) mercúrio, água e éter. e. ( ) granito. b. ( ) água, sal e óleo. d. ( ) água, álcool e óleo. 3. São exemplos de sistema homogêneo: a. ( ) refrigerante. d. ( ) madeira. b. ( ) água. e. ( ) água e açúcar. c. ( ) ar atmosférico, sem partículas em suspensão. 4. São exemplos de mistura homogênea: a. ( ) refrigerante d. ( ) madeira. b. ( ) água. e. ( ) água e açúcar. c. ( ) ar atmosférico, sem partículas em suspensão. 5. A água mineral gasosa é: a. ( ) uma substância. d. ( ) um sistema homogêneo. 40

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