A) Materiais b) Soluções c) Elementos químicos. a) Materiais Transformando física e quimicamente...
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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.