Capítulo 2

Átomos, moléculas e íonsLeonardo, Luís Gustavo, João, Julio

2.1 Teoria Atômica da materia

UniversoDiferentes

substanciasMateria

fundamental

• Demócrito ÁtomosPartículas

indivisíveis

• Platão e AristótelesNegaram Demócrito

Inexistencia de partículas indivisiveis

• Dalton

1803-1807 Postulados

*Postulados de Dalton

Cada elemento é composto de partes extremamente pequenas chamadas átomos

Todos os átomos de um dado elemento são idênticos; os átomos de diferentes elementos são deferentes, têm diferentes propriedades (e massas)

Os átomos de um elemento não se convertem em diferentes tipos de átomos por meio de reações químicas; os átomos não são criados nem destruídos nas reações químicas

Os compostos são formados quando átomos de mais de um elemento se combinam; um determinado composto tem sempre o mesmo número relativo dos mesmos tipos de átomos

1.

2.

3.

4.

2.1 Teoria Atômica da materia

Lei da composição constante Composto

Número de átomos Constante

Postulado 4

Lei da conservação da massa

Massa total reagentes = massa total produtos

Lei das proporções múltiplas A + B

Proporção constante de massas com números inteiros pequenos

Postulado 3

Postulado 4

2.2 A descoberta da estrutura atômica

Dalton Universo macroscópico

Atualmente Tecnologia Ver os átomos

Partículas Subatômicas

2.2.1 Raios catódicos e elétrons

Átomos com cargas positivas

Átomos com cargas negativas

Séc. XVIII Estudos de descargas elétricas

Tubos parcialmente evacuados

2.2.1 Raios catódicos e elétrons

Movimento dos raios Fluorescência / emissão de luz

Formação de imagem nos televisores

Raios catódicos Desviados

Campo magnético

Campo elétrico

Presença de carga elétrica

J. J. Thomson Observações Raios catódicos são jatos de partícula com massa e com

carga negativaElétron

2.2.1 Raios catódicos e elétrons

Relação carga/massa do elétron: 1,76 x 108 coulomb/grama

2.2.2 Radioatividade

Henry Becquerel UrânioEmissão de radiação de

alta energia

Radioatividade

Ernest Rutherford Alfa, Beta, Gama

Raios αRaios α

Raios βRaios β

Raios γRaios γ

Elétrons de alta velocidade, com carga negativa (-1)

Partículas compactas, com carga positiva (2+)

Alta energia ( raio-x), sem massa e carga

2.2.2 Radioatividade

2.2.3 O átomo com núcleo

Átomos Partículas menores Organização dessas partículas

1910 Rutherford

Séc. XX Thomson Fração pequena na

composição da massa do átomo

TamanhoElétron

Átomo Esfera Positiva Elétrons inscrutados

“Pudim de passas”

Bombardeou uma folha de ouro com

partículas αα

Maioria da massa do átomo

Núcleo

VazioResto

Componentes que formam o átomo

Prótons, nêutrons e elétrons

Carga elétrica do elétron = -1,602 x 10-19 C O átomo possui carga elétrica total neutra O átomo se organiza em órbitas Forte atração entre elétrons e prótons

Componentes que formam o átomo

Unidade de massa adotada equivale a 1/12 da massa do carbono-12

1 u equivale a 1,66054 x 10-24 g

Componentes que formam o átomo

2.4 Massa atômica

Volume do átomo Próton tem uma massa de aproximadamente

1836 elétrons

Notação dos elementos químicos

Mesmo número atômico e mesmo símbolo para átomos do mesmo elemento químico

Isótopos

Massas atômicas médias

2.5- A Tabela Periódica

Desenvolvida em 1869, resultado de uma grande expansão da quantidade de elementos

É a mais importante ferramenta que os químicos usam para organizar e lembrar fatos químicos.

Os elementos estão organizados por ordem crescente de número atômico e alinhados em colunas verticais (grupos ou famílias).

2.5- Tabela Periódica

Os grupos são organizados de 1 até 18, segundo a IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada).

Os elementos que pertencem ao mesmo grupo apresentam algumas similaridades físicas e químicas, devido à mesma organização dos elétrons na periferia do átomo.

Distribuição dos elementos:

Lado esquerdo: metais

(Hidrogênio tem características próprias)• Características: Brilho

Condutividade elétrica e térmica

Sólido à temperatura ambiente (exceção Hg)

Distribuição dos elementos

• Não-metálicos (lado direito)

separados por linha diagonal• Características: São gasoso, líquidos, ou sólidos

• Metalóide : separam os metais e os não-metais.• Características: propriedades semelhantes aos metais e ametais

• Gases nobres: extremidade direita

2.6- Moléculas e comportamentos moleculares

Átomo: menor amostra representante de um elemento.

Molécula: reunião de dois ou mais átomos.

Moléculas e fórmulas químicas

Moléculas diatômicas:

moléculas constituídas de dois átomos

Ex: O2, H2, N2, Cl2 ...

Moléculas triatômicas:

moléculas constituídas por três átomos

Ex: O3 ...

Moléculas e fórmulas químicas

Fórmulas moleculares = fórmulas químicas

Compostos moleculares: possuem mais de um tipo de átomo

Ex: H2O, CO2, CO ...

A MAIORIA DAS SUBSTÂNCIAS MOLECULARES QUE ENCONTRAMOS CONTÊM APENAS NÃO-METAIS.

Fórmulas moleculares e mínimas

Fórmulas moleculares : indicam o número efetivo de

átomos de uma molécula.

Formulas mínimas: apresentam somente o número relativo

de átomos de cada tipo em uma molécula

Ex: (H2O)n, (CH2)n, (HO)n ...

Visualização das moléculas

Fórmula molecular: mostra a composição, mas não a

posição dos átomos para formar uma molécula.

Ex: H3C—CO—CH3 ,

Desenho em perspectiva: tridimensional

Ex:

Modelo bola e palito: ângulos exatos

Ex:

Fórmulas estruturais

Formulas estruturais

Modelo de preenchimento do espaço:

tamanho relativo, mas prejudica o ângulo

Ex:

2.7- Íons e compostos iônicos

Íons: são formados pela adição ou remoção de elétrons

Cátion: íon com carga positiva Ânion: íon com carga negativa

* carga de um íon representada pelo índice superior direito !

Íons e compostos iônicos

Íons poliatômicos: constituídos por átomos unidos em uma molécula

- carga líquida positiva ou negativa

Ex: (NO3)-, (SO4)2-

Previsão de cargas iônicas

Átomos perdem ou ganham elétrons para ficarem iguais aos gases nobres (estáveis)

Compostos iônicos

A transferência de um elétron ou mais de um átomo neutro para outro gera uma diferença de carga, ocorrendo uma atração

Ex:Na+ + Cl- NaCl

Constituídos de íons.

• Em geral são combinações de metais (cátions) e

não-metais (ânions).

Compostos iônicos

Somente fórmulas mínimas podem ser escritas para compostos iônicos.

Compostos químicos: são eletricamente neutros

Então as fórmulas mínimas são escritas conhecendo-se somente as cargas iônicas

Ex: Na+ + Cl- NaCl (1 para 1)

Ba2+ + Cl- BaCl2 (1 para 2)

2.8 Nomenclatura de compostos inorgânicos

NOMENCLATURA QUÍMICA

Conjunto de regras que conduzem a um nome único para cada substancia,

baseando-se em sua composição.

• compostos orgânicos

• compostos inorgânicos • Compostos iônicos• Compostos moleculares• Compostos ácidos

Nomes e fórmulas de compostos iônicos

combinações químicas entre metais e não-metais

1. Íons positivos (cátions) a. formados de átomos de um metal têm o mesmo nome do metal Na+ íon sódio Zn2+ íon zinco Al3+ íon aluminio

b. metais que formam cátions de diferentes cargas* Fe2+ íon ferro(II) Fe3+ íon ferro(III)

Esquerda: ferrocianeto de potássioDireita: ferricianeto de potássio

* Metais de transição, elementos que aparecem no bloco intermediário dos grupos 3B e 2B

na tabela.

No método antigo: íon ferro (II) -> íon ferroso; íon ferro (III) -> íon férrico

c. Cátions formados por átomos não-metálicos - terminação em –ônio.

NH4+ íon amônio H3O+ íon hidrônio

São íons poliatômicos, enquanto que a grande maioria dos cátions são íons metálicos e monoatômicos

2. Íons negativos (ânions) a. monoatômicos: terminação –eto. H- íon hidreto O2- íon óxido N3- íon nitreto CN- íon cianeto Exceções: monoânions de oxigênio e ânions OH- e O2

2-

b. poliatômicos: terminados em –ato, chamados oxiânions. NO3

- íon nitrato SO42- íon sulfato

Ânion simples

oxiânions

íon perclorato íon cloratoíon clorito íon hipoclorito

ClO4-

ClO3-

ClO2-

ClO-

Exemplo:

c. Ânions derivados da adição de H+ a um oxiânion: prefixo hidrogeno, dihidrogeno. CO3

2- íon carbonato -> HCO3- íon hidrogenocarbonato

3. Compostos iônicos nome do ânion + de + nome do cátion CaCl2 -> cloreto de cálcio Al(NO3)3 -> nitrato de alumínio

Parenteses -> 2 ou mais íons poliatômicos

EXEMPLO: (a) K2SO4 (b) Ba(OH)2 (c) FeCl3

(a)ânion sulfato + cátion potássio = sulfato de potássio(b) ânion hidróxido + cátion bário = hidróxido de bário(c) ânion cloreto + cátion ferro (|||) = cloreto de ferro (|||)

Nomes e fórmulas dos ácidos

ácido -> substancia cujas moléculas liberam íons hidrogenio (H+) quando dissolvidos em agua.

Nomes e fórmulas de compostos moleculares binários

1. Elemento mais eletronegativo é sempre escrito à direita da fórmula

2. Elemento à direita terminação –eto + de + nome do primeiro elemento

3. Prefixos para indicar o número de átomos de cada elemento, como segue

na tabela.

Cl2O monóxido de dicloroN2O4 tetróxido de dinitrogênioNF3 trifluoreto de nitrogênio

2.9- Alguns compostos orgânicos simples

Quimica orgânica -> carbono e hidrogenio + oxigenio, nitrogenio ou outros elementos

ALCANOS Classe mais básica de hidrocarbonetos, cada carbono está ligado a outros quatro átomos -> CnH2n+2

Hidrocarbonetos -> terminados em –ano.

ALGUNS DERIVADOS DOS ALCANOS

Obtidos na troca de hidrogênios por grupos funcionaisExemplo: álcool (OH-), terminação –ol.

(a)1-propanol(b)2-propanol

Modelos de bola e palito (C3H8O)

Algumas substancias orgânicas com ligações duplas:

Modelos de preenchimento de espaço (a) ácido acético(b) acetona