a) materiais b) soluções c) elementos químicos. a) materiais transformando física e quimicamente...

0. Módulo Inicial

a) Materiais

b) Soluções

c) Elementos químicos

a) Materiais

a.1) Qual a sua origem? Transformando física e quimicamente as matérias-

primas é possível obter novos materiais, com novas

propriedades, como os plásticos, os detergentes, os

medicamentos, etc.

Os materiais são, assim, subdivididos em duas

categorias:

Material

Natural

Sintético/Artificial

É o tipo de material encontrado em

bruto na Natureza, como por exemplo o

carvão, o petróleo, os minerais, a água,

o ar, as rochas, a lã ou o algodão.

É o que resulta de transformações

realizadas através de processos em que

há intervenção humana.

Exemplos de materiais Naturais

Exemplos de materiais Sintéticos/Artificiais

medicamentos

a.2) Qual a constituição e composição?

Todos os materiais são formados por apenas uma

substância ou mistura de substâncias.

As misturas de substâncias podem ser classificadas

conforme o seu aspecto é uniforme ou não uniforme.

Exemplos de misturas de substâncias: ar, areia, sangue,

aço, granito, manteiga, coca-cola.

Classificação das misturas de substâncias

HomogéneaApresenta aspeto uniforme e não é possível distinguir, mesmo

com um microscópio, os constituintes dessa mistura. Só tem

uma fase. Exemplos: ar, aço e água de mesa.

HeterogéneaApresenta aspeto não uniforme e é possível distinguir alguns ou

todos os seus componentes da mistura a olho nu. Tem duas ou

mais fases. Exemplos: areia, granito, coca-cola.

Coloidal

Estas misturas apresentam um aspeto homogéneo a nível

macroscópico, mas têm um aspecto não uniforme quando

observadas ao microscópio, são portanto heterogéneas.

Exemplos: leite, manteiga e sangue.

Unidades estruturais da matéria Átomo

Partícula base de todas as substâncias e materiais.

Formado por núcleo (com protões e neutrões) e pela

nuvem eletrónica (eletrões). Molécula

Os átomos podem associar-se (ligar-se) das mais variadas

formas, formando uma infinidade de conjuntos diferentes. Ião

Quando um átomo ganha ou perde eletrões o número de

protões deixa de ser igual ao de eletrões, passando a ter

carga.

Classificação das substâncias Elementares

São substâncias que apresentam um só tipo de átomo,

quer a sua unidade estrutural seja átomo ou molécula.

Exemplos: unidade estrutural átomo – Fe, Al, Au, Ne, He;

unidade estrutural molécula – O2, N2, P4, H2 .

Compostas

As unidades estruturais são moléculas e estas possuem,

pelo menos, dois tipos diferentes de átomos. Exemplos:

H2O, CO2, CH4, NH3.

Materiais

Substância Mistura de substâncias

Elementar CompostaUnidade estrutural:

átomo ou molécula.

Ex.: Ne, He, O2, N2,

O3, P4

Unidade estrutural:

iões ou molécula.

Ex.: NaCl, KBr, H2O,

NH3, C6H12O6, CO2

Homogénea

Coloidal

Heterogénea

Ex.:

Sangue,

leite,

nevoeiro.

Ex.: Ar, aço,

água potável,

bronze.

Ex.:

Granito,

areia,

coca-cola.

Mudanças de estado físico

FusãoSolidificação

VaporizaçãoCondensação

Ponto de fusão

Ponto de ebulição

Sublimação

b) Soluçõesb.1) Quais e quantos componentes?

Solução – É uma mistura homogénea de duas ou mais

substâncias (solvente e soluto ou solutos) que constituem

uma só fase.

Solvente – É o componente da mistura que satisfaz, pela

ordem indicada, uma das seguintes condições:

ter o mesmo estado físico da solução;

maior quantidade de substância;

o mais volátil.

Soluto – É o componente da mistura que satisfaz, pela

ordem indicada, uma das seguintes condições:

não ter inicialmente o mesmo estado físico da solução;

ter menor quantidade de substância do que o solvente.

b.2) Composição quantitativa de soluções

A composição quantitativa de uma solução traduz as

proporções dos constituintes que fazem parte dessa

solução e pode ser expressa por relações diversas como a

concentração mássica.

Concentração mássica

c = m V

Massa de soluto

Volume de solução

Concentração mássica

A unidade SI (Sistema Internacional) de massa é o

quilograma (kg) e de volume é o metro cúbico (m3).

Logo, a unidade SI de concentração mássica será kg/m3.

No entanto, a unidade mais utilizada é o g/dm3, que é

equivalente a g/L.

Exercícios:1 - Considera uma solução de cloreto de sódio 2,082 g deste sal

em 250 cm3 de solução. Calcula a concentração em g/dm3.Solução: 8,33 g/dm3

2 - Ex. 0.21 do Manual pág. 45

c) Elementos químicosc.1) O que são? O modelo atómico atual considera que o átomo é constituído

por:

Núcleo atómico – zona mais central do átomo formado por

dois tipos de partículas:

protões (carga eléctrica positiva)

neutrões (sem carga eléctrica)

Sensivelmente a

mesma massa Nuvem electrónica – zona fora do núcleo, ocupando um

espaço muito maior do que o núcleo, onde se movem os

electrões. Partículas com carga eléctrica negativa e com

massa muito inferior à dos neutrões e protões.

Tamanho das diferentes partículas

Repare que o núcleo

ocupa, apenas, 1/10.000

do tamanho total do

átomo. Se um átomo

ocupasse 10.000 m (10

km), o núcleo teria,

apenas, 1 m. Num átomo

“quase tudo é espaço

vazio”.

c.2) Como se caracterizam os átomos dos diferentes elementos

Número atómico (Z)

• Cada elemento tem o seu próprio número atómico (valor

inteiro) que é igual ao número de protões.

• Átomos de elementos diferentes têm, obrigatoriamente,

número atómico diferente.

• Num átomo o número de protões é igual ao número de

eletrões.

Número de massa (A)

• Cada átomo de um elemento tem o seu próprio número de

massa que indica o número total de nucleões (protões e

neutrões).

• O mesmo elemento pode apresentar átomos diferentes (no

número de massa), pois podem ter número de neutrões

diferentes (isótopos).

XA

ZSímbolo do

elemento químico

Número de massa (n+p)

Número atómico (p)

Exemplos:

Ca40

20

Elemento:

N.º de protões:

N.º de neutrões:

N.º de eletrões:

Cálcio

20

40

- = 20

20

O16

8

2-

+

Elemento:

N.º de protões:

N.º de neutrões:

N.º de eletrões:

Oxigénio

8

88

2

= 10

2-

Nota: significa que este anião tem mais 2 electrões do que protões. A carga de

um ião é o “saldo” global entre cargas + (protões) e cargas – (electrões).

20

c.3) O que são isótopos

Existem átomos do mesmo elemento químico (mesmo Z) que

apresentam diferentes números de massa por terem

diferentes números de neutrões.

Estes átomos são designados por isótopos (iso = o mesmo ;

topo = lugar ; isótopo = o mesmo lugar na T.P.)

A maioria dos elementos químicos apresenta isótopos.

Exemplos de isótopos:

H1

1 H2

1 H3

1 prótio (H) deutério (D) trítio (T)

c.4) Massa atómica relativa (Ar)

A massa de um átomo é quase toda devida aos nucleões.

As massas de protões e neutrões são idênticas e muito

pequenas ( 1,7 x 10-27 kg).

Logo, as massas dos átomos, em quilogramas, são valores

muito pequenos.

Como não é prático o uso do quilograma como unidade de

massa para átomos , arranjou-se outro termo de comparação.

Massa atómica relativa (Ar) – Indica o número de vezes que a

massa de um átomo é maior do que a massa-padrão.

Massa-padrão - Atualmente o padrão de referência

corresponde a 1/12 da massa do átomo de carbono-12 (12C).

No passado esta comparação já foi feita com o átomo de

hidrogénio. A Massa atómica relativa, valor que pode ser retirado da T.P.,

é uma média “pesada ou ponderada” das massas isotópicas

relativas dos isótopos desse elemento.

Exemplo: Ar( ) = 6,051; Abundância relativa = 7,98 %

Ar( ) = 7,016; Abundância relativa = 92,02 %

Li6

3

Li7

3

Ar (lítio) = 6,051 x 7,98 + 7,016 x 92,02 = 6,939

100

c.5) Massa molecular relativa (Mr)

Conhecidas as massas atómicas relativas dos átomos que

constituem a molécula, é possível determinar a massa

molecular relativa (Mr).

Exemplo: Calcular Mr do ácido sulfúrico, H2SO4, considerando

as seguintes massas atómicas relativas: Ar(H) = 1,00; Ar(O) =

16,0; Ar(S)= 32,1

Resolução: Mr(H2SO4) = 2 x 1,00 + 32,1 + 4 x 16,0 = 98,1

c.6) Organização dos elementos

Os elementos químicos atualmente conhecidos estão

organizados numa tabela, Tabela Periódica, dispostos pela

ordem do número atómico correspondente.

Período - Conjunto de elementos dispostos na mesma linha

horizontal. Ao longo do período o número atómico aumenta e

as propriedades dos elementos variam regular e

continuamente (a T.P. tem 7 períodos).

Grupo – Conjunto de elementos dispostos na mesma linha

vertical ou coluna. Estes elementos apresentam

comportamento químico e propriedades semelhantes (a T.P.

tem 18 grupos).

c.7) Representação das substâncias Todas as substâncias são representadas simbolicamente por

fórmulas químicas.

Nas fórmulas, além dos símbolos dos elementos, figuram

índices numéricos que traduzem o número de átomos de

cada elemento que constitui a unidade estrutural da

substância representada.Nomenclatura dos compostos inorgânicos

Na escrita das fórmulas dos compostos iónicos, coloca-se

primeiro o símbolo ou fórmula do catião e depois o símbolo

ou fórmula do anião, com índices tais que a soma das cargas

elétricas (que não se escrevem) seja nula.

Exemplo:

Al3+ HO-HO-HO-Al(HO)3

+3 -3 = 0

Na escrita do nome do composto começa-se do anião, HO-

(hidróxido), para o catião, Al3+ (alumínio). Ficando, neste caso,

hidróxido de alumínio.