O projeto gráfico atende aos objetivos da coleção de diversas

formas. As ilustrações, os diagramas e as figuras contribuem

para a construção correta dos conceitos e estimulam um

envolvimento ativo com os temas de estudo. Sendo assim,

fique atento aos seguintes ícones:

Imagem

microscópica

Coloração

artificial

Escala

numéricaColoração

semelhante à

natural Fora de escala

numéricaFora de

proporção Imagem ampliada

Formas em proporção

Representa-

ção artística

Capítulo 1

A matéria e suas transformações 2

Capítulo 2

Átomo e tabela periódica 38

Volume 1

capí

tulo

A matéria e suas transformações1

Se observarmos com atenção tudo o que ocorre ao nosso re-

dor, vamos perceber a grande influência e contribuição da Ciência

para a nossa vida cotidiana. O uso de equipamentos eletrônicos,

o movimento dos meios de transporte, o cultivo de plantas, a pro-

dução de medicamentos, as mudanças climáticas e até mesmo o

funcionamento do nosso organismo são apenas alguns exemplos

de como a Ciência está relacionada aos campos de tecnologia,

energia, alimentação, saúde e ambiente, além de muitos outros.

Para entender como ocorrem todas essas transformações,

além das limitações e potencialidades da Ciência, precisamos, pri-

meiramente, compreender que tudo é matéria.

Matéria

Matemática das reações químicas

o que vocêvai conhecer

©Shutterstock/PopTika

A Ciência estuda a constituição e a transformação da matéria

2

CiênciasCiCiCiCiCiCiCiCiCiCiCiCiCiCiCiCiCiCCCCCCCCCiênênênênênênênênêênênênêênêênêêêênênênênênênênênênnnênênê ciciciciciiicicicicicccicc asasaasasasasasasasasasaasssasassss

Reconhecer e investigar as mudanças de estado físico da matéria.

Explicar as transformações de estado da matéria com base no modelo de constituição submicroscópica.

Comparar quantidades de reagentes e produtos envolvidos nas transformações químicas.

Estabelecer a proporção entre as massas de reagentes e produtos envolvidos em transfor-mações químicas.

objetivos do capítulo

Matéria

Tudo o que existe no Universo é matéria. Mas o que é matéria?

Matéria é tudo que tem massa e ocupa lugar no espaço.

De modo simples, matéria é tudo aquilo que tem existência física, ou seja, tudo aquilo

que é real. A matéria, porém, não existe sozinha e pode se transformar pela ação da energia.

A palavra “energia” deriva do grego enérgeia, que significa força em ação e sugere ati-

vidade, funcionamento. A energia não pode ser vista nem tocada. No entanto, pode ser sen-

tida a todo momento. Todas as ações que nos cercam estão, portanto, relacionadas direta-

mente à manifestação da energia e às suas transformações.

Estados da matéria

Na imagem abaixo, é possível observar que a água – um exemplo

de matéria – apresenta diferentes estados físicos: líquida no lago, só-

lida na geada sobre a grama e gasosa, presente no ar atmosférico e

na formação das nuvens.

O estado físico que determinado material apresenta depende da

organização existente entre as partículas que compõem a matéria.

A geada corresponde ao

orvalho congelado que, sob a

forma de fina camada branca,

recobre a superfície onde cai.

Toda matéria é constituída de pequenas partículas submicroscópicas que apresentam certa

agitação (movimento), e o seu estado físico depende do fato de essas partículas estarem mais

próximas umas às outras ou mais afastadas, isto é, se estão mais agregadas ou menos agregadas.

A princípio, a matéria pode ser encontrada em três estados: sólido, líquido e gasoso. Cada

um desses estados apresenta características próprias que os definem, como a forma e o volume.

©Miriam Cardoso de Souza/Fotoarena i i d d /

A água em seus diferentes estados físicos

3

No estado sólido, as partículas submicroscópicas que formam

o sistema, como em uma lata de alumínio, encontram-se muito pró-

ximas umas às outras, ou seja, estão mais agregadas. Isso faz com

que a matéria nesse estado, independentemente da sua posição no

espaço, apresente sempre a mesma forma e o mesmo volume.

A porção da matéria que está

submetida à observação pode

ser chamada de sistema.

No estado líquido, as partículas submicroscópicas apresentam maior liberdade de mo-

vimentação que no estado sólido, pois estão um pouco mais afastadas umas das outras, ou

seja, menos agregadas. Dessa maneira, nesse estado, a matéria adquire a forma do recipien-

te no qual está contida, mas seu volume é imutável. Se despejarmos, por exemplo, 1 litro

de suco de uma embalagem Tetra Pak em uma jarra, esse líquido continuará com o mesmo

volume (= 1 L). Assim, podemos dizer que, no estado líquido, a forma é variável e o volume,

constante.

©S

hu

tte

rsto

ck/V

an

de

r

Exemplo de sistema sólido Representação da organização das partículas submicroscópicas no estado sólido

©S

hu

tte

rsto

ck/M

ax

x-S

tud

io©

Sh

utt

ers

tock

/Ma

xx

-Stu

dio

Exemplo de sistema líquido

© Shutterstock/Evge

ny

Ka

ran

da

ev

kk////////Evvggee

nnyyy

KKaa

rraann

ddaaa

eev

Representação

da organização das partículas submicroscópicas no estado líquido

Div

o P

ad

ilh

a. 2

01

9. D

igit

al.

Div

o P

ad

ilh

a. 2

01

9. D

igit

al.

4

Ciências

No estado gasoso, as partículas submicroscópicas estão bem afastadas umas das outras,

ou seja, não estão agregadas e têm grande liberdade de movimento. Por isso, adquirem a

forma do recipiente em que se encontram e ocupam todo o espaço possível. Nesse estado,

a forma e o volume não são definidos.

O ar atmosférico filtrado, ou seja, isento de partículas de poeira, é um exemplo de maté-

ria no estado gasoso. Outros exemplos são o dióxido de carbono, gás produzido pela queima

completa de combustíveis fósseis, e o gás GLP (gás liquefeito de petróleo), comprimido em

botijões usados em cozinhas.

O quadro a seguir resume algumas características dos três principais estados da matéria.

ESTADOS DA MATÉRIA

Sólido Líquido Gasoso

Forma própria

Volume próprio

Forma variável (conforme o recipiente que o contém)

Volume próprio

Forma variável (conforme o recipiente que o contém)

Volume variável (conforme o

volume do recipiente)

©S

hu

tte

rsto

ck/L

efp

ic

Exemplo de sistema gasoso

/p

Representação da organização das partículas submicroscópicas no estado gasoso

Div

o P

ad

ilh

a. 2

01

9. D

igit

al.

5

curiosidade?

O quarto estado da matéria

A matéria existente no Universo é classificada, normalmente, em três estados: sólido,

líquido e gasoso. No entanto, por meio de aquecimento, um estado pode ser transformado

em outro. Ao aquecer um sistema que se encontra inicialmente no estado sólido, por exem-

plo, ele se transformará em líquido, que, submetido a mais calor, vaporizará. Em temperatu-

ras extremamente elevadas, a energia fornecida a um sistema no es-

tado de vapor pode modificar algumas de suas propriedades, como

as elétricas. Quando isso acontece, o gás se transforma em plasma.

O plasma aparece naturalmente no espaço interestelar e em

atmosferas do Sol e de outras estrelas. Mas também pode ser

criado no espaço pelo impacto de meteoros ou em laboratórios

especializados. Apesar de apresentar propriedades distintas dos

outros três estados físicos, o plasma é considerado o quarto esta-

do da matéria.

©Shutterstock/Skorzewiak

Ilustração do plasma produzido por uma erupção na superfície solar

Mudança de estados da matéria

Você já sabe que os estados de agregação apresentam características próprias que os

definem. Mas essa organização pode ser alterada pela variação de temperatura ou de pres-

são do sistema.

O aumento da temperatura de um sistema, por exemplo, faz com que a matéria se trans-

forme em estados mais desorganizados. Assim, quando as partículas submicroscópicas rece-

bem energia na forma de calor, elas se agitam com maior intensidade e rapidez, modificando

o rearranjo característico do estado físico daquele sistema. Por outro lado, a diminuição da

temperatura reduz a agitação, e a matéria se transforma em estados mais organizados.

De acordo com a alteração na temperatura, as mudanças de estados da ma-

téria recebem nomes particulares. Observe, no esquema a seguir, os nomes das

transformações correspondentes.

Aumento da temperatura

Sublimação

Fusão Vaporização

SÓLIDO LÍQUIDO GASOSO

Solidificação Condensação ou liquefação

Sublimação

Redução da temperatura

6

©S

hu

tte

rsto

ck/A

nd

rei

Ku

zmik

©P

. Im

ag

en

s/P

ith

Em contato com a chapa superaquecida, o líquido instantaneamente é convertido em vapor.

Numa chaleira com água em ebulição, podemos perceber a formação

de uma névoa próxima ao bico do recipiente.

Ciências

A transformação do estado sólido em estado líquido é denominada fusão. Para substâncias,

essa mudança ocorre a uma temperatura fixa e constante denominada ponto de fusão (PF).

Ponto de fusão é a temperatura em que ocorre a transição do estado sólido para o líquido.

O processo inverso ao da fusão é a solidificação, ou seja, a transformação do estado

líquido em estado sólido. Como o valor da temperatura em que ocorre essa transição é nu-

mericamente igual ao ponto de fusão, não se define o ponto de solidificação.

A passagem do estado líquido para o estado gasoso é denominada vaporização. De-

pendendo da temperatura a que o sistema é submetido, essa mudança pode ocorrer de três

maneiras: evaporação, ebulição e calefação.

Na evaporação, a transição é lenta e ocorre à temperatura ambiente. A aplicação de per-

fume em partes do corpo e roupas secando no varal são exemplos desse processo.

©S

hu

tte

rsto

ck/I

ma

ge

db

.co

m

©S

hu

tte

rsto

ck/N

ils

Z

A calefação corresponde à passagem quase instantânea do estado líquido para o estado

de vapor. Isso ocorre, por exemplo, quando um líquido é colocado em contato com uma cha-

pa superaquecida.

Entre os três tipos de vaporização, provavelmente a mais conhecida é a ebulição, que é

caracterizada pela passagem rápida para o estado gasoso. Isso ocorre quando há uma fonte

de calor – por exemplo, quando a água é fervida.

Para que o perfume não evapore rapidamente nem tenha alteração no seu cheiro, não é aconselhável friccionar a região onde foi aplicado.

Quando deixamos as roupas para secar no varal, a ação do vento e/ou o calor do Sol evaporam a água.

7

Para substâncias, a ebulição ocorre a uma temperatura fixa e constante, denominada

ponto de ebulição (PE).

Ponto de ebulição é a temperatura em que ocorre a transição do estado líquido para o

estado gasoso.

O processo inverso ao da vaporização é a condensação (ou liquefação), ou seja, a transfor-

mação do estado gasoso em estado líquido. Como o valor da temperatura em que ocorre essa

transição é numericamente igual ao ponto de ebulição, não se define o ponto de condensação.

©S

hu

tte

rsto

ck/K

pg

_P

ay

less

Gelo-seco (dióxido de carbono no estado sólido)

Em qualquer mudança de estado fí-

sico, as características submicroscópicas

– organização das partículas – e, conse-

quentemente, as macroscópicas – for-

ma e volume – da matéria são alteradas,

mas não há modificação na sua compo-

sição. Assim, quando uma substância

recebe ou perde energia na forma de

calor, há alteração na organização de

suas partículas e ela muda de estado

físico. Mas continua sendo a mesma

substância.

Ciclo da água

Na natureza, a água pode ser encontrada basicamente em três formas: sólida, líquida e gasosa.

No entanto, a sua circulação no ambiente permite que ela apresente a capacidade de alterar seu

estado, por exemplo, do líquido para o gasoso e do gasoso para o líquido. Essas e as outras mudan-

ças de estado da água fazem parte do ciclo hidrológico, também conhecido como ciclo da água.

©S

hu

tte

rsto

ck/L

ose

v A

rty

om

Efeito especial com gelo-seco em show

Em geral, o termo "condensação"

é utilizado quando uma

substância no estado de vapor

passa para o estado líquido,

enquanto o termo "liquefação"

corresponde à passagem de

um gás para o estado líquido.

Outra mudança de estado físico é a

sublimação, que envolve a passagem dire-

ta da matéria do estado sólido para o ga-

soso e vice-versa, ou seja, sem passar pelo

estado líquido. O exemplo mais conhecido

de sublimação é o efeito especial com gelo-

-seco, muito utilizado em shows, festas, ci-

nema e teatro.

8

Ciências

O ciclo da água na natureza pode ser dividi-

do em etapas, tendo início na evaporação e na

transpiração de animais e plantas.

O calor irradiado pelo Sol aquece a água

de rios, mares e oceanos e transforma a água

líquida em estado de vapor, num processo cha-

mado de evaporação. O vapor da água sobe e

se acumula na atmosfera, formando gotículas

de água líquida suspensas no ar – as nuvens

ou nevoeiros. Essa mudança do estado gasoso

da água para seu estado líquido é chamada de

condensação. O excesso de água condensada

na atmosfera faz com que se inicie a precipi-

tação, processo em que as gotículas suspensas

no ar, ao tornarem as nuvens cada vez mais pe-

sadas, caem no solo na forma de chuva. Quan-

do ocorre uma queda brusca na temperatura, a água condensada passa rapidamente para o

estado sólido, formando pedregulhos de gelo – o granizo.

Ao cair sobre a superfície, parte da água da chuva é devolvida aos lençóis freáticos pelo

processo de infiltração. As plantas absorvem essa água infiltrada e a devolvem para a at-

mosfera por meio da transpiração. Outra parte da água da chuva evapora ou escoa sobre o

solo e abastece os rios, que deságuam em mares e oceanos, reiniciando o ciclo.

Condensação

Transpiração

Precipitação

Infiltração

Evaporação

©S

hu

tte

rsto

ck/3

xy

atividades

1 O estado físico de cada material depende da maneira como suas partículas estão agregadas, ou seja, de como se organizam, movimentam-se e interagem entre si. Em relação aos estados da maté-ria, complete as frases a seguir.

a) A movimentação intermediária entre as partículas faz com que o estado apresente forma variável, porém, volume fixo.

b) No estado , as partículas estão mais distantes umas das outras do que em qualquer outro estado físico.

c) No estado , a atração entre as partículas é muito grande, por isso apresentam forma e volume fixos.

d) A agregação das partículas no estado líquido é maior se comparada com as partículas no esta-

do .

e) A agregação entre as partículas no estado é intensa e, por isso, apresenta grande organização.

f) As partículas no estado têm grande liberdade de movimento.

Transformação da matéria no ciclo da água

9

2 Observe as imagens e leia as descrições. Depois, identifique os estados da matéria envolvidos em cada transformação.

a)

Em alguns locais, nos dias frios de inverno intenso, é comum observar uma espécie de “fumaça” que sai da boca ao conversar ou respirar.

b)

A sensação de frio que as pessoas sentem ao sair da água do mar em um dia quente e com vento só passa quando o corpo seca.

3 Indique a mudança de estado que ocorre em cada uma das situações.

a) As bolinhas de cânfora penduradas em armários podem ser usadas para espantar traças e ara-nhas.

b) A acetona, quando deixada em um frasco aberto, espalha seu odor característico no ambiente.

c) Quando é aquecido, o ferro derrete e pode ser misturado a outros metais.

4 Defina ponto de fusão e de ebulição de uma substância.

5 Complete as afirmações a seguir, sobre o ciclo hidrológico.

a) Durante o ciclo da água, observamos a formação de nuvens como uma consequência da trans-formação do vapor de água em pequenas gotículas. A mudança de estado nessa etapa do ciclo

é chamada de .

b) Assim como as plantas, os humanos também participam do ciclo da água. Após o uso da água pelos seres vivos, essa substância é devolvida para o ambiente pelo processo de

.

©S

hu

tte

rsto

ck/E

rick

son

Sto

ck©

Sh

utt

ers

tock

/pa

vla

10

Ciências

Propriedades da matéria

A matéria tem várias propriedades que podem diferenciar

uma substância da outra e que, por esse motivo, podem ser usadas

para identificar determinado material ou até mesmo a ocorrência

ou não de uma reação química.

Propriedades físicas

As propriedades físicas de uma substância podem ser medidas e observadas desde que

não ocorra modificação na sua composição química. Entre as várias classificações para essas

propriedades, vamos estudar as propriedades gerais, as específicas e as organolépticas.

Propriedades gerais

As propriedades gerais da matéria são aquelas comuns, que podem se repetir em vários

materiais, isto é, aquelas que não identificam uma substância como diferente das demais. Se

medirmos, por exemplo, a massa de determinada amostra e encontrarmos 100 g, esse valor

não servirá para identificar a matéria correspondente. Afinal, qualquer matéria tem massa e

pode apresentar a medida de 100 g.

reação química: transformação da matéria que resulta em mudanças na composição química das substâncias envolvidas.

Além da massa, o volume, a impenetrabilidade, a divisibilidade, a compressibilidade e a

elasticidade são algumas das várias propriedades gerais da matéria.

Massa

A massa pode ser definida, simplificadamente, como uma propriedade usada para quan-

tificar determinada porção de matéria.

De acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI),

criado em 1960, a unidade-padrão de medida de massa é o

quilograma (kg). No entanto, para medir pequenas quantida-

des da matéria, são utilizados seus submúltiplos: o grama (g)

e o miligrama (mg). A relação entre as unidades de medida

para massa é:

É muito comum as pessoas usarem as palavras “mas-

sa” e “peso” como se fossem sinônimos, mas elas represen-

tam grandezas diferentes. Quando utilizamos a balança

em uma farmácia, por exemplo, não estamos nos pesando

como costumeiramente falamos – na verdade, estamos

medindo a nossa massa. Em vez de falarmos “Meu peso é

de 50 kg”, o correto seria dizer “Minha massa é de 50 kg”.

curiosidade?

©S

hu

tte

rsto

ck/M

vo

lod

ym

yr

O Sistema Internacional de Unidades,

que recebeu esse nome em 1960, foi

criado em virtude da necessidade

de um sistema prático que fosse

aceito nas relações internacionais,

no ensino e no trabalho científico.

1 kg = 1 000 g 1 g = 1 000 mg

11

Volume

O volume é a propriedade usada para quantificar a medida do espaço ocupado por uma

porção da matéria.

As unidades mais utilizadas para sua medição são: metro

cúbico (m3), litro (L), decímetro cúbico (dm3), mililitro (mL) e

centímetro cúbico (cm3). Entre elas, o litro e seu submúltiplo,

que corresponde à sua milésima parte, são usados com mais fre-

quência. A relação entre as unidades de medida para volume é:

1 m3 = 1 000 L

1 dm³ = 1 L = 1 000 mL

1 mL = 1 cm3

Em laboratórios, o volume é medido com o auxílio de várias vidrarias. Algumas apre-

sentam alta precisão, como a pipeta volumétrica e o balão volumétrico. Em outras, como

no béquer e no erlenmeyer, a medição não é tão precisa.

Vidrarias de laboratório usadas para medição de volume

Pipeta volumétrica Pipeta graduada

Balão volumétrico Béquer

Erlenmeyer Proveta

curiosidade?

Ilu

stra

çoe

s: D

ivo

Pa

dil

ha

. 20

09

/20

13

. Dig

ita

l.

Equipamento de precisão usado para a transferência de quantidades fixas de líquidos

Equipamento de precisão usado para a transferência de líquidos

Frasco usado no preparo de soluções Frasco usado para realizar experimentos

Vidraria usada para realizar experimentos

Vidraria usada para medidas de volume e transferência de líquidos

12

Ciências

Impenetrabilidade

A impenetrabilidade corresponde à propriedade em decorrên-

cia da qual dois corpos não podem ocupar o mesmo lugar no espa-

ço ao mesmo tempo. Para compreender esse conceito, observe as

imagens a seguir.

CCiCiCCiCiCiiCiCiCiiiiiiiiiiCCCCCCCCiCiCCCCCCCiCiCiCiCiCiCiCiiiiiiCCiCCCCCCiCCCiCCiCCiCCiCiCiCiCiCiCiiiiiiiiiiCiCCCCCCCCCiCiCCCCiCiCiCiiCiiiiiiiiiiCCiCCCCCCCiCCCiCCCCCiCCCiiCiCiiiiiiiiiCCCCCCCCiCCCCCiCCCCiCiiiCiiiiiiCCCCCCCCCiCiCiCiCiCiiiiiiiiiiiCCCCCiCCCiCCiCCiCiCiCiCiCiiiCiiiiiiiiCiCCCCCiCiCiCiCiCiiiiiiiCCCCCCCiCiCiCiiiiiiiiCiCCCCiCiCCCCCCiCiCiiiiiiiiCCCCCCCCiCiCCCCCiCiCCCiCiCiCiCiiiiiCiCCCCiCCCCCCCCCCCCCiCiCiiiiiiiCCCCCCCCCCCiCCCiCiCiCiiiiiiiiiiCCCCCCCCCiCiCiCiCiCiCiiCiiiCiiiiiCCCCCCCCiCiCiCiiiiiiiiCCCCiCCCCiCiCiCiiiiiiiiCCCCCCCCCiCiCiCiiiiiiiCiiiiCiCCiCiCCCiCiCiiCiiiiiiiiiiCCCCiCiCCCCiCiiiiiiiCCCCCCiCiCiCiCCCCiCiCiCiiiiiiCiiCCCCCiCiCCCCCiiiiiiCiCiCCCCCiCiCCiCCCCCCCiCiiiCiCiCiiCiCCCCCCCCCCCCCCCiCiCiCiCiiiiiiCiCCCCCCCCCCCCCiCiCiCiCiiiiiCiiCCCCCCCCCCCCCCiCiCiCiiiiiCCCCCCiCiCiCiCiiiCCCCCCCCCCCiCiCiCiCiCCCCCCCCCCCCCCCiCiCiCiCiCiCiCCCCiCCCCCCCCCCiCiCiCiCiiCiCCCCiCCCCCCCCCCCiiCCCCiCCCCiCCiCiCCCCCCCCCCCiCCCCiCCCCCCCiCCCCCCCCiCCCCCCCCCCCCCCCCC êêêêêêênêêêêêêêêênênênênênênênênênênênêêêênênênênêêêêêêêêêêêênênênênênênêênênênênêêêêêêêêêêêêêênênênênêênnêêêêêêêêêêêênênnênêêêêêêêêêêêêênênêêênêênênênnêêêêênêêêêêêêêênênênênnêêêêêêêêêêêêênênênênênênênêêêêêêêêêêêêêênênênênnnênêêêêêêêêêêênênênênênêêêêêêêênêêêênêênêênêêêêêêêêêêêêêêênênênênênênnnêêêêêêêêêêênêêênênêêêênnêêêêêêêêêêêêênêêêêêêêêêêêênnênnnêêêêêêêêêênênêêêêêêêêêêêêênêêêêêêêêêêêêêênnnnnêêêêêêêêêêêênêênêêêêêêêêêêêêêêêêêênnênêênêêêêêêêêêênênêêêêêêêênêêênêêêêêênênnnnêêêêêêêênnênêêêêêêêêêêêêênnênêênênêênnnciciciciciciciciciciiiiiciiiiciiiiciciiiciciciciiciiiiiiciciciiiiicciciciiiiiiiiciciiiiciciciciciciiiiiciciciicicciiiciiiiciciciciiiiciciciicicicicicicciciiiciciiiiciicccciciciiiiiiiiiiiciiciciiiiiiiciciciiiiiiciciciciciiciciiiiiicicciciiciiciiiiiciiciiiiiiicciiiciciciciciciciciiciciciciccicccccccccciicccccciccciiiciccccc asasaasasaasaaaaaaaaaaaaaasaasasasasasasasasasasssasasasasasasassasasasaasaasasaaaaaaaaaaaaaaaasasasasasasssasassasasasasasaaaaaaaaaasassssssasasasasaaaasaaaaaaasasasssssssasassaasaaaaasasasasssssssssaaasasaaasassssssssssssssaaaasaasssssssssaaaasaasasassassaaassassaasassasaassssssssaasassssssaassassssaassasssssssssaassssssss

corpos: porções limitadas da matéria.

brita: pedra fragmentada.

Na primeira imagem, há um copo cheio de água. Ao colocar as pedras dentro dele, é pos-

sível observar que parte da água transbordou. Essa propriedade pode ser utilizada, inclusive,

para medir indiretamente o volume de um objeto. Se a porção da matéria for colocada num

recipiente graduado, como uma proveta, a diferença entre o volume final (com o objeto) e o

volume inicial (sem o objeto) corresponderá ao volume do próprio objeto.

Divisibilidade

A divisibilidade é a propriedade segundo a qual toda matéria pode ser dividida inúme-

ras vezes, até porções extremamente pequenas, sem que suas

características específicas sejam alteradas. É o que se pode obser-

var na exploração da brita.

P. I

ma

ge

ns/

Pit

h

A adição de pedras a um copo cheio de água comprova a impenetrabilidade.

©Pulsar Imagens/Delfim Martins

A brita é obtida pela fragmentação de rochas.

©S

hu

tte

rsto

ck/A

ndre Cecim

13

Compressibilidade

A matéria também apresenta a característica de ser comprimida quando submetida a um

aumento de pressão. Com isso, seu volume é reduzido. A esponja, por exemplo, apresenta

ar em seus poros. Ao ser comprimida, o ar é expulso e ela passa a ocupar um volume menor.

Cré

dit

os:

©S

hu

tte

rsto

ck/K

ryu

chk

a Y

aro

sla

v

O grau de compressibilidade depende do estado físico da matéria. Por isso, dependendo

das características que apresentarem, alguns materiais podem sofrer maior ou menor com-

pressão. Os gases são mais facilmente comprimidos do que os líquidos e os sólidos.

A esponja é um exemplo de material que apresenta compressibilidade.

Cré

dit

os:

©P

. Im

ag

en

s/P

ith

Os gases também tendem a se espalhar e preencher todo o espaço disponível. Essa pro-

priedade, contrária à compressibilidade, é a expansibilidade.

Elasticidade

A elasticidade está relacionada à deformação de um corpo por ação de uma força exter-

na. É o que acontece com o elástico quando é distendido.

Cré

dit

os:

©S

hu

tte

rsto

ck/M

arg

it

Klu

thk

e

Quando o êmbolo de uma seringa vazia é pressionado, o volume do ar dentro dela vai diminuindo, porque o ar é altamente compressível.

O elástico é um exemplo de material

que apresenta elasticidade.

De maneira análoga à compressibilidade, dependendo das características que apresen-

tarem, alguns materiais podem sofrer maior ou menor distensão.

14

Ciências

A grafite é um exemplo de material com baixa resistência.

Entre todos os materiais conhecidos, o diamante é o que apresenta maior dureza.

Propriedades específicas

As propriedades específicas, como o próprio nome indica, são aquelas particulares de

determinada matéria, ou seja, propriedades exclusivas de cada material. Por isso, podem

ser usadas para identificar uma substância. A seguir, são apresentadas algumas

dessas propriedades.

Dureza

A dureza é a propriedade relacionada à capacidade de riscar outro material.

Quanto maior a dureza, maior é essa capacidade. O diamante pode riscar o vidro,

mas o vidro não risca o diamante. Isso acontece porque o diamante é um dos

materiais mais duros que existem.

Tenacidade

A tenacidade corresponde à resistência que um material tem para suportar uma

força intensa sem se romper ou quebrar. A grafite de um lápis, por exemplo, por ter

baixa tenacidade, quebra-se facilmente.

Essa propriedade é frequentemente confundida com a dureza, mas a dureza de certa

forma se opõe à tenacidade, pois os materiais tenazes geralmente são pouco duros

e vice-versa.

©Shutterstock/Peter Gudella

Condutividade térmica e elétrica

A condutividade térmica e elétrica é a propriedade que alguns

materiais têm de conduzir calor e eletricidade mais facilmente que

outros. O cobre, por exemplo, é um excelente condutor elétrico e,

por isso, é utilizado para a fabricação de fios condutores.

©S

hu

tte

rsto

ck/S

erg

ey

Ry

zho

v

Maleabilidade e ductilidade

A maleabilidade é uma propriedade que, com a ductilidade, permite que a matéria seja

moldada. A diferença entre essas propriedades é que a maleabilidade está associada à for-

mação de lâminas de um material sem que ele se rompa, enquanto a ductilidade está asso-

ciada à formação de fios.

©S

hu

tte

rsto

ck/A

rse

l O

zgu

rda

l

©S

hu

tte

rsto

ck/P

ho

tolo

gy

19

71

Barras

de ouro Bobinas de fio de cobre

©Shutterstock/Bjoern Wylezich

Os fios de cobre são comumente usados em instalações elétricas.

15

Solubilidade

A solubilidade é a quantidade máxima de uma substância que pode ser

dissolvida em outra em certa temperatura. O coeficiente de solubilidade do

20 °C. Sendo assim, não é possível dissolver nenhum grama a mais de sal nessa

quantidade de água a essa mesma temperatura.

Pontos de fusão e de ebulição

A matéria também apresenta valores específicos para os pontos de fusão

e de ebulição em determinado local. O quadro a seguir apresenta os valores

dessas temperaturas, ao nível do mar (p = 1 atm), para algumas substâncias.

Substância Ponto de fusão Ponto de ebulição

Álcool etílico –114,1 °C 78,2 °C

Éter etílico –116,2 °C 34,5 °C

Água 0 °C 100 °C

Acetona –94,7 °C 56,05 °C

Ferro 1 538 °C 2 861 °C

Fonte: HAYNES, William M. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 93. ed. Boca Ratón: CRC Press, 2012.

©S

hu

tte

rsto

ck/P

hil

Le

no

ir

Adição de sal à água

Para lembrar

Ponto de fusão é a temperatura em que uma substância passa do estado sólido para o

líquido. Por isso, nessa temperatura, a substância encontra-se parte no estado sólido e parte

no estado líquido.

SÓLIDO PF LÍQUIDO

Ponto de ebulição é a temperatura em que uma substância passa do estado líquido para

o gasoso. Por isso, nessa temperatura, a substância encontra-se parte no estado líquido e

parte no estado gasoso.

LÍQUIDO PF GASOSO

Com os valores dos pontos de fusão e de ebulição de uma substância, é possível prever,

em certa temperatura, o seu estado físico. A água, ao nível do mar (p = 1 atm), por exemplo,

apresenta ponto de fusão igual a 0 °C e ponto de ebulição igual a 100 °C. Portanto, abaixo

de 0 °C, a água será sólida e, acima de 100 °C, gasosa. Mas se considerarmos a temperatura

ambiente (T = 25 °C), a água estará no estado líquido.

SÓLIDO 0 °C LÍQUIDO 100 °C GASOSO

16

Ciências

As mudanças de estado podem ser representadas num gráfico conhecido como curva de aque-

cimento. Observe a curva de aquecimento da água pura, inicialmente no estado sólido, a 1 atm.

Além do gráfico que representa as mudanças de estado numa curva de aquecimento, é

possível também construir um gráfico com informações experimentais para o resfriamento

de uma substância.

Os gráficos de aquecimento e de resfriamento da água são caracterizados pela presença

de patamares que indicam temperatura constante durante a fusão (ou a solidificação) e du-

rante a ebulição (ou a condensação). Curvas com essas características registram o comporta-

mento de uma substância.

Neste intervalo só existe vapor-

-d´água, cuja temperatura

está descendo

Temperatura (ºC)

Tempo

100 ºC (temperatura

de condensação)

0 ºC (temperatura

de solidificação)

Neste intervalo só existe gelo (água sólida)

Fim da solid

ificação (0 ºC)

Intervalo de solidificação:

coexistem água (líquida) e gelo a temperatura constante (0 °C)

Início da solidificação (0

ºC)

Neste intervalo só existe água

(líquida), cuja temperatura

está descendo

Fim da condensação (1

00 ºC)

Intervalo de condensação:

coexistem vapor e

água (líquida) a temperatura

constante (100 °C)

Início da condensação (100 ºC)

Vapor-d´águaVapor + água

ÁguaÁgua + gelo

Gelo

Curva de

resfriamento da água pura

Neste intervalo só existe vapor-

-d´água, cuja temperatura está subindo

Temperatura (ºC)

Água Sólida Líquida Gasosa

0 oC 100 oC

Tempo

100 ºC (temperatura de ebulição)

0 ºC (temperatura

de fusão)Gelo

Neste intervalo só existe gelo (água sólida)

Início da fusão (0

ºC)

Gelo + água

Intervalo de fusão:

coexistem gelo e água (líquida) a

temperatura constante (0 ºC)

Fim da fu

são (0 ºC)

Água

Neste intervalo só existe água

(líquida), cuja temperatura

está subindo

Início da ebulição (1

00 ºC)

Água + vapor

Intervalo de ebulição:

coexistem água (líquida) e vapor a

temperatura constante

(100 ºC)

Fim da ebuliç

ão (100 ºC)

Vapor-d´água

Curva de aquecimento da

água pura

17

Quando há mais de uma substância, isto é, quando temos uma mistura, a temperatura

geralmente varia durante as mudanças de estado. Por isso, para gráficos de misturas, obser-

vamos um intervalo de temperatura em que ocorre a fusão e outro intervalo de temperatura

em que acontece a ebulição. Ou seja, diferentemente das substâncias, as temperaturas de

fusão e de ebulição das misturas não são constantes. Como resultado, não há formação dos

patamares definidos.

Sólido

Fusão

Líquido

Ebulição

Gasoso

Tempo

Temperatura (°C)

{

{ΔT

ΔT

ciência em práticaPara determinar a temperatura em que ocorre a transição do estado sólido para o

líquido, realize o experimento proposto a seguir.

ObjetivoDeterminar experimentalmente o ponto de fusão da água.

Materiais 1 termômetro com escala que inicie em –10 °C

1 béquer

1 colher (de sopa)

1 bastão de vidro

1 relógio ou cronômetro

gelo picado

Como fazer1. Com auxílio de uma colher (de sopa), adicione gelo picado no béquer até 3/4 do seu

volume.

Modelo da aparelhagem para a realização do experimento

Div

o P

ad

ilh

a. 2

01

9.

Dig

ita

l.

18

Ciências

2. Coloque o termômetro dentro do

sistema.

3. Observe e anote na tabela a seguir a

temperatura inicial da água no estado

sólido.

4. Agite, cuidadosamente, de tempos em

tempos o gelo picado com um bastão de

vidro para uniformizar a temperatura.

5. Observe a temperatura indicada no

termômetro até que ocorra a fusão da

água por completo.

6. Anote nas tabelas a seguir os valores

das temperaturas a cada minuto e in-

dique o estado físico no qual a maté-

ria se encontra durante a realização do

experimento.

Tempo (min)

Temperatura (°C)

Estado da matéria

Tempo (min)

Temperatura (°C)

Estado da matéria

0 11

1 12

2 13

3 14

4 15

5 16

6 17

7 18

8 19

9 20

10 21

Conclusão

1 Com base nos dados obtidos, cons-

trua um gráfico de temperatura ×

tempo. No eixo das ordenadas,

coloque os valores das tempera-

turas e, no eixo das abscissas, o

tempo.

2 Nas condições de temperatura e

pressão do local, qual é a tempe-

ratura de fusão da água analisada?

3 O valor do ponto de fusão é cons-

tante? Justifique sua resposta.

©S

hu

tte

rsto

ck/B

inik

19

Existem algumas mistu-

ras que se comportam como

uma substância durante a

fusão e outras que têm esse

comportamento durante a

ebulição. Essas misturas es-

peciais são denominadas

eutéticas e azeotrópicas,

respectivamente.

As ligas metálicas, em ge-

ral, são misturas eutéticas. O

bronze (formado por cobre e

estanho) é um exemplo desse

tipo de mistura, pois é impos-

sível separar esses metais du-

rante a fusão. Como exemplo

de mistura azeotrópica, temos

a água e o etanol. A tempera-

tura da mistura desses dois lí-

quidos mantém-se inalterada

do início ao fim da ebulição.

Sólido

FusãoLíquido

Temperaturaconstante

Temperaturavariável

Ebulição

Gasoso

Tempo

Temperatura (°C)

{ΔT

Sólido

Fusão

Líquido

Temperaturavariável

Temperaturaconstante

Ebulição

Gasoso

Tempo

Temperatura (°C)

{ΔT

Densidade

A densidade é outra propriedade espe-

cífica da matéria que serve para identificar

uma substância. Essa grandeza estabelece a

relação entre duas propriedades gerais de

um material: a massa e o volume.

Matematicamente, é representada pela

seguinte fórmula:

Como, no SI, a massa é dada em kg e

o volume, em m3, a unidade de medida de

densidade é kg/m3. No entanto, as mais uti-

lizadas são o kg/L e o g/cm3, que são nume-

ricamente iguais.

1 13

kg

L

g

cm

Para comprovar:

1 1 000

1 000

13 3

kg

L

g

cm

g

cm

Gráfico de mudança de estado de uma mistura eutética

Gráfico de mudança de estado de uma mistura azeotrópica

dm

V

ligas metálicas: materiais com propriedades metálicas contendo dois ou mais elementos químicos em que pelo menos um deles é um metal.

20

©P

. Im

ag

en

s/P

ith

A cortiça flutua na água porque é menos densa que o

líquido. O parafuso de aço, por ser mais denso, afunda.

Ciências

Portanto, ao comparar materiais diferentes com um mesmo volume, o mais denso será o

que apresentar maior massa. Observe o exemplo.

Por outro lado, ao comparar materiais diferentes com uma

mesma massa, o mais denso será o que apresentar menor volume.

Como o volume é uma grandeza física que varia com a tempe-

ratura e com a pressão, embora a massa não varie, a densidade de

um material depende das condições de temperatura e de pressão do sistema e da constitui-

ção da matéria. O quadro a seguir apresenta a densidade de alguns materiais a 25 °C.

Material Densidade

Cortiça 0,32 g/cm3

Água (líquida) 1,00 g/cm3

Aço (parafuso) 7,85 g/cm3

Com base nos dados, podemos con-

cluir que a densidade informa a massa

ocupada por um material em 1 cm3, ou

seja, uma unidade de volume. Assim, ao

serem comparados os valores das den-

sidades de alguns materiais, é possível

prever se determinado corpo afundará

ou flutuará em certo líquido, por exem-

plo. Para os materiais apresentados na

tabela anterior, temos a seguinte rela-

ção: dcortiça

< dágua

< daço

(parafuso)

.

114 g de chumbo 27 g de alumínio 79 g de ferro

An

tôn

io E

de

r. 2

01

1. D

igit

al.

O chumbo é o material mais denso, e o alumínio, o de menor densidade.

grandeza física: grandeza que pode ser medida, que apresenta dimensão.

21

ciência em práticaPara compreender a relação entre as propriedades gerais massa e volume, realize o

experimento proposto a seguir.

ObjetivoDeterminar experimentalmente a densidade de um sólido irregular.

Materiais 1 fragmento de rocha (brita ou pedra-sabão)

1 proveta de 25 mL a 100 mL

1 balança

Como fazer1. Determine, com auxílio de uma balança, a massa do fragmento de rocha.

2. Coloque na proveta um volume determinado de água e anote o valor.

3. Acrescente, cuidadosamente, na proveta com água o material a ser analisado.

4. Observe novamente o volume e anote o valor.

Conclusão 1 Ocorreu variação no volume do líquido após a adição do material sólido? Em caso afirmativo,

qual é o valor da diferença entre os volumes?

2 Com base nos dados obtidos com o experimento, é possível determinar a densidade do material

sólido? Em caso afirmativo, justifique sua resposta e calcule o valor dessa propriedade específica da matéria.

Div

o P

ad

ilh

a. 2

01

3. D

igit

al.

Quando colocamos um líquido em uma vidraria para a medição do volume, é importante observar que o líquido não fica em linha reta. Devido à sua aderência sobre a superfície do vidro, o menisco é formado. Dessa maneira, todas as medidas volumétricas devem ser feitas de forma que a parte mais baixa dessa curva fique na marca que delimita o volume da vidraria – traço de aferição. Por isso, o operador deve se posicionar corretamente em relação ao traço de aferição para evitar erros de paralaxe, ou seja, os olhos do operador e o traço de aferição do material que ele está usando devem estar alinhados horizontalmente.

22

Ciências

Propriedades organolépticas

Todas as substâncias apresentam individualmente diversas propriedades que as caracte-

rizam. Quando essas características podem ser percebidas pelos órgãos dos sentidos, como

visão, gustação, olfato e tato, recebem o nome de propriedades organolépticas (do grego

organon, organismo; e léptico, que impressiona).

©Shutterstock/Ventura

©Shutterstock/New Africa

©Shutterstock/Dmitry Lobanov

Cor

A cor é a propriedade organoléptica percebida pela visão. Depen-

dendo da luz que incide sobre um material, é possível perceber a pre-

sença de uma cor definida ou até mesmo a falta de uma cor.

Brilho

O brilho, assim como a cor, é uma propriedade percebida pela

visão. Quando um material é capaz de refletir a luz, ele tem brilho.

Sabor

O sabor é a propriedade obtida pela combinação das sensações

de gosto e aroma, percebidas pela gustação. A maioria das substân-

cias tem sabor, mas existem também as desprovidas de sabor, como

a água.

Odor

Popularmente conhecido como cheiro, o

odor é definido como tudo aquilo que pode

ser reconhecido pelas células olfativas. Al-

guns materiais despertam a percepção do

olfato, enquanto outros são inodoros.

©Shutterstock/David Prado Perucha

A cor é uma propriedade que pode ser útil para avaliar se determinado alimento está estragado e inapropriado para o consumo, como vegetais e carnes.

©Sh

A identificação do sabor ocorre graças às

papilas gustativas presentes na língua, que são capazes de reconhecer o doce, o amargo, o azedo, o salgado e o umami.

As flores têm aromas diversificados que podem ser percebidos pelo olfato.

O brilho de uma bijuteria é bem inferior ao de uma semijoia ou de uma joia. Isso ocorre por causa da composição dos metais presentes em cada tipo.

23

©S

hu

tte

rsto

ck/G

oto

vy

yS

tock

Tato

Percebida pelo tato, a textura – que pode ser lisa, rugosa, áspera,

macia ou ondulada – representa o aspecto da superfície, permitindo

identificar e distinguir um material de outro.

Nunca se deve provar, cheirar ou tocar materiais desconhecidos.

Essas características só podem ser usadas para auxiliar no reconhe-

cimento de materiais quando temos certeza de que eles não são pe-

rigosos ou maléficos.

Propriedades químicas

Além das propriedades físicas, a matéria também pode ser identi-

ficada pelas propriedades químicas dos materiais. Essas proprieda-

des estão relacionadas às transformações que alteram a compo-

sição da matéria. Ou seja, transformações em que há formação

de nova(s) substância(s).

É o que acontece quando o alvejante entra em contato

com um tecido colorido. A água sanitária (quimicamente hipo-

clorito de sódio) reage com os pigmentos do tecido, formando

novas substâncias e fazendo com que haja a descoloração do

material.

A identificação da ocorrência de transformações químicas se

dá pela constatação de evidências físicas como: mudança de cor ou

odor; dissolução de um sólido ou formação de precipitado; altera-

ção na temperatura; e liberação de gás, luz ou calor. No entanto,

a ausência desses sinais nem sempre significa que não houve uma

reação química. Inclusive, muitas reações ocorrem sem apresentar

evidências a olho nu. Nesses casos, para comprovar que ocorreu

uma transformação química, é necessário separar os materiais que

compõem os sistemas inicial e final e analisar suas propriedades es-

pecíficas, como os pontos de fusão e de ebulição e a densidade.

As transformações químicas

também são chamadas

de reações químicas.

atividades

1 O quadro a seguir fornece os valores dos pontos de fusão (PF) e de ebulição (PE), ao nível do mar, de algumas substâncias.

Substância PF (°C) PE (°C)

I –63 61

II –116 34

III –117 78

IV 41 182

V 80 217

Com base nesse quadro, assinale a afirmativa correta.

a) I é sólido a –30 °C.

b) II é líquido a 25 °C.

c) III é sólido a 40 °C.

d) IV é líquido a 15 °C.

e) V é gasoso a 30 °C.

Tecido colorido manchado pela reação com alvejante

©Shutt

ersto

ck/Elbud

Um material pode ser distinguido de outro pela percepção do tato.

24

Ciências

2 A glicerina, quimicamente o propan-1,2,3-triol, é um álcool utilizado na fabricação de sabonetes, produtos farmacêuticos e cosméticos. Qual será o estado de agregação (sólido, líquido ou gasoso) dessa substância à temperatura de 0 °C, sabendo que seus pontos de fusão e de ebulição são res-pectivamente 18 °C e 290 °C? Justifique sua resposta.

3 O derramamento de petróleo é um tipo de poluição ambiental muito difícil de ser contido, por di-versos fatores. Quando derramado, o petróleo se espalha pela água do mar, formando uma camada superficial que impede a passagem da luz. Dessa maneira, afeta a fotossíntese, destruindo o plânc-ton. Essa fina camada que se forma também impede a troca de gases entre a água e o ar. Com base nessas informações, o que justifica o fato de o petróleo flutuar na água?

4 Com os dados apresentados, complete o quadro a seguir.

Material Massa Volume Densidade

Gelo 3,68 g 4 cm³

Ferro 10 dm³ 7,87 kg/dm³

Óleo de soja 46,5 g 50 mL

Alumínio 8,4 g 2,7 g/cm³

Gasolina 1,8 kg 2,5 L 0,72 kg/L

Etanol 5 mL 0,79 g/mL

5 Considere 4 cm3 para cada uma das amostras dos seguintes metais:

21 g de prata (Ag)

38,6 g de ouro (Au)

17,8 g de cobre (Cu)

3,48 g de magnésio (Mg)

14,6 g de estanho (Sn)

Classifique-os em ordem crescente em relação à densidade. Justifique sua resposta.

25

Matemática das reações químicas

Vimos anteriormente que a matéria apresenta propriedades físicas e químicas. De ma-

neira geral, as propriedades físicas não alteram a composição da matéria e podem ser medi-

das e calculadas. Ao contrário, as propriedades químicas alteram a composição da matéria,

pois há formação de nova(s) substância(s) por meio de uma reação química.

Para representar uma reação química, utilizamos um esquema em que as substâncias

iniciais – denominadas reagentes –, apresentadas no início e à esquerda de uma seta (→), são

transformadas nas substâncias finais – chamadas de produtos –, indicadas no fim e à direita

da seta.

Reagente(s) → Produto(s)

Quando há mais de uma substância, os reagentes e os produtos são separados pelo sinal

de adição (+). Além dessas informações, são especificados, por meio de símbolos, os estados

(aq) para as substâncias dissolvidas em água, ou seja, soluções aquosas.

Foi por meio de reações químicas que dois cientistas – Antoine

Laurent de Lavoisier (1743-1794) e Joseph Louis Proust (1754-

1826) – compararam as quantidades de reagentes e produtos en-

volvidos e estabeleceram proporções entre suas massas. A partir

disso, eles criaram leis que são fundamentais para a Química.

As leis correspondem a

generalizações que ocorrem sem

nenhuma restrição, baseadas em

observações, experimentações

e deduções lógicas.

ciência em práticaPara comparar as quantidades de reagentes e produtos envolvidos numa reação, rea-

lize o experimento proposto a seguir.

ObjetivoComparar as massas inicial e final para verificar se há conservação da massa de um

sistema.

Materiais 1 espátula

2 béqueres de 50 mL

1 balança

1 pipeta graduada

solução de ácido acético (vinagre)

bicarbonato de sódio (NaHCO3(s))

26

Ciências

Como fazer1. Coloque uma pequena quantidade de bicarbonato de sódio em um dos béqueres e,

aproximadamente, 10 mL de vinagre no outro.

2. Coloque os 2 béqueres com os materiais, ao mesmo tempo, na balança.

3. Anote, no quadro a seguir, a massa (inicial) do conjunto.

4. Retire os béqueres da balança.

5. Despeje lentamente o vinagre presente em um dos béqueres sobre o bicarbonato de

sódio contido no outro béquer.

6. Observe com atenção.

7. Coloque novamente ambos os béqueres na balança.

8. Anote a massa (final) no quadro.

Massa inicial (g) Massa final (g)

DescarteAcrescente bastante água ao sistema obtido, para diluí-lo o máximo possível. Em

seguida, descarte-o na pia.

Conclusão

1 Após a mistura do vinagre com o bicarbonato de sódio, pode-se dizer que ocorreu uma

reação química? Em caso afirmativo, que evidência física confirma essa ocorrência?

2 Com os dados obtidos com o experimento, analise se ocorreu alguma alteração na massa do sistema. Em caso afirmativo, justifique sua resposta.

3 Sabendo que o acetato de sódio, a água e o gás carbônico são os produtos obtidos nessa reação, escreva a equação que a representa.

27

Lei de Lavoisier

Com a utilização de balanças, Lavoisier

realizou várias reações em sistema fechado,

usando como reagentes diferentes metais e

gás oxigênio. Seu objetivo era medir as mas-

sas dos reagentes e dos produtos, ou seja,

determinar a massa da matéria.

Com esse trabalho, ele constatou, por exemplo, que a reação

entre uma amostra de mercúrio e o gás oxigênio formava uma nova

substância – o óxido de mercúrio –, mas não ocorria alteração na mas-

sa do sistema. Ou seja, a massa era a mesma antes e depois da reação.

mercúrio + oxigênio → óxido de mercúrio

massa dos reagentes = massa do produto

Após realizar vários experimentos com outras substâncias, Lavoisier estabeleceu a Lei

da conservação das massas, ou Lei de Lavoisier.

©S

hu

tte

rsto

ck/M

orp

ha

rt C

rea

tio

n

Num sistema fechado,

não há troca de matéria

com o ambiente.

Essa lei ficou popularmente conhecida pela frase “Na natureza, nada se cria, nada se

perde, tudo se transforma”.

Ou seja, durante as reações químicas, não há ganho nem perda de massa. Simplesmente

ocorre a transformação da massa do(s) reagente(s) no(s) produto(s).

Em uma reação química, a massa total do(s) reagente(s) é numericamente igual à massa

total do(s) produto(s), desde que seja realizada num sistema fechado.

A obra de arte Antoine-Laurent Lavoisier (1743-1794) and his wife (Marie-Anne Pierrette Paulze, 1758-1836), de Jacques-Louis David, é

um retrato pintado no século XVIII. Trata-se de

uma pintura em óleo sobre tela que retrata o

casal em um aposento, cercado por instrumen-

tos de trabalho. As características apresenta-

das na obra servem para refletirmos sobre seu

contexto histórico e artístico e para analisá-la

como símbolo de representação da ciência

dessa época, em que o trabalho das mulheres

não era reconhecido nem aceito.

curiosidade?

©J

acq

ue

s L

ou

is D

av

id/M

etr

op

oli

tan

Mu

seu

m o

f A

rt, N

Y

Antoine Lavoisier e sua esposa, Marie-Anne Pierrette Paulze, mais conhecida por Madame Lavoisier, formaram um dos casais de cientistas do século XVIII.

Lavoisier recebendo a visita de Berthollet, outro cientista francês, no laboratório de Sorbonne, Paris

28

Ciências

Lei de Proust

Com os estudos e as conclusões sobre as reações químicas obser-

vadas e interpretadas por Lavoisier, outros cientistas realizaram ex-

perimentos com o objetivo de analisar os aspectos quantitativos da

matéria, entre eles, Proust. Uma de suas principais conclusões foi a

de que uma substância composta é formada por elementos químicos

numa proporção fixa em massa, ou seja, sua composição é constante.

Após suas observações, ele propôs a lei que ficou conhecida como a Lei das proporções

definidas, ou Lei de Proust.

De maneira geral, essa lei é enunciada da seguinte maneira:

Uma substância composta

é aquela formada por

elementos químicos diferentes,

como a água (H2O).

Numa dada reação, a proporção em massa das substâncias que reagem e que são produzi-

das é fixa, constante e invariável.

Para compreender melhor essa proporção, observe os dados obtidos da análise quanti-

tativa de várias amostras de água pura.

Amostra → hidrogênio(g) + oxigênio(g)

1 54 g → 6 g + 48 g

2 36 g → 4 g + 32 g

3 18 g → 2 g + 16 g

Com os dados dos experimentos, comprovamos que qualquer

que seja a massa de água decomposta, as quantidades de hidrogê-

nio e de oxigênio obtidas mantêm uma mesma proporção.

Observe, matematicamente, como pode ser obtida essa pro-

porção pela razão entre as massas de cada uma das substâncias.

m

m

g

g

g

g

g

g

hidrogênio

oxigênio

6

48

4

32

2

16

1

8

A interpretação desses dados revela que a massa de oxigênio é sempre 8 vezes maior

que a massa de hidrogênio. Com isso, é possível dizer que a composição da água, em massa,

é sempre de 1 parte de hidrogênio para 8 partes de oxigênio (1 : 8).

A determinação quantitativa de substâncias é usada até hoje e é de extrema importância

para laboratórios químicos e indústrias. O objetivo é a obtenção de produtos em quantidade

suficiente, mas com a menor quantidade possível de reagentes.

Balanceamento das reações e cálculo estequiométrico

A área da Química que determina a quantidade de reagentes que deve ser utilizada e a

quantidade de produtos a ser obtida por meio de reações químicas é a Estequiometria. Os

cálculos estequiométricos são feitos com base em leis como a de Lavoisier (lei de conserva-

ção da massa) e a de Proust (lei das proporções definidas). No entanto, para a sua realização,

é importante escrever as equações, e quando essas reações são escritas por meio de fórmu-

las químicas, é necessário fazer o seu balanceamento.

Uma substância (composta),

ao ser decomposta, separa-se

em duas ou mais substâncias.

29

O balanceamento das reações químicas pode ser feito igualando as quantidades de cada

elemento químico antes e depois da seta, ou seja, em ambos os lados da equação. Para isso,

temos que determinar os coeficientes estequiométricos – números indicados na frente da

fórmula de cada participante da reação. Antes de realizarmos o

balanceamento, porém, é necessário diferenciar o coeficiente de

uma substância e o seu índice. Observe o exemplo.

Muitas equações químicas podem ser balanceadas por tentativa. Para esse ajuste, é con-

veniente seguir alguns passos que facilitam o balanceamento.

O índice corresponde à

quantidade de determinado

elemento químico em

uma substância. 2 H2

Coeficiente Índice

1. Representar a equação química que corresponde à reação.

2. Escolher um elemento químico que só apareça em um dos reagentes e em um dos

produtos, usando o índice desse elemento para acertar os coeficientes das subs-

tâncias nas quais ele aparece.

3. Acertar os demais coeficientes considerando aqueles que já foram indicados, até

que a equação esteja devidamente balanceada, isto é, até que a quantidade de

todos os elementos seja a mesma nos dois lados da equação.

Para exemplo, vamos balancear a reação entre os gases hidrogênio (H2(g)) e oxigênio

(O2(g)) para formar a água no estado líquido (H

2

1. Com base nas informações, escrevemos a equação que corresponde à reação química.

H2(g) + O

2(g) → H

2

2. Nesse caso, podemos escolher o elemento oxigênio.

H2(g) + O

2(g) → H

2O

De acordo com a escolha, observamos que o índice do oxigênio na substância O2 – rea-

gente – é igual a 2 e, na substância H2O – produto –, corresponde a 1. Assim, para igualar essa

quantidade, basta inserir o coeficiente 2 na frente do produto.

H2(g) + 1 O

2(g) → 2 H

2O

De maneira simples, o coeficiente poderia ter sido determinado pela inversão entre os

índices do elemento oxigênio nas substâncias O2 e H

2O, respectivamente 2 e 1. Esses núme-

ros serão os seus coeficientes estequiométricos.

H2(g) + 1 O

2(g) → 2 H

2O

A partir do momento em que um coeficiente é inserido na frente de uma substância, ele

interfere na quantidade de todos os elementos que fazem parte daquela substância. Sendo

assim, podemos concluir que, no lado dos produtos, há 4 hidrogênios.

3. Por fim, para igualar a quantidade de elementos de hidrogênio, basta inserir o coeficien-

te 2 na frente da substância H2.

2 H2(g) + 1 O

2(g) → 2 H

2O

30

Ciências

atividades

1 Com base nos conhecimentos sobre as leis de Lavoisier e de Proust, analise os itens a seguir e mar-que V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas.

a) ( ) A conclusão de Lavoisier de que “na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transfor-ma” resultou de um experimento realizado acidentalmente em seu laboratório.

b) ( ) Segundo Proust, uma substância composta é aquela formada por um único elemento quí-mico, por exemplo, O

2.

c) ( ) De acordo com a lei de Lavoisier, a massa de gás hidrogênio utilizada para reagir com 26 g de gás etileno e produzir 30 g de gás etano é 4 g.

d) ( ) Na reação, com aquecimento, em que o carbonato de cálcio se decompõe em óxido de cálcio e dióxido de carbono, a massa do reagente necessária para produzir 56 g de óxido de cálcio e 44 g de dióxido de carbono é 100 g.

2 Ao reagir completamente, em um sistema fechado, 56 g de óxido de cálcio com certa quantidade de água, foram obtidos 74 g de hidróxido de cálcio. É possível afirmar que a massa de água utilizada nessa reação foi de

a) 56 g b) 74 g c) 65 g d) 18 g e) 130 g

3 Em um laboratório, uma aluna da graduação do departamento de Química realizou, em sistema fe-chado, a reação química entre o magnésio metálico e o gás oxigênio. Ao fim da reação, obteve como

produto o óxido de magnésio. Entretanto, com pressa de levar as informações do experimento para o professor, ela se esqueceu de pesar a massa do produto e anotou somente as massas utilizadas dos reagentes – m

magnésio = 24 g, m

oxigênio = 16 g. Quando percebeu, retornou ao laboratório. No

entanto, o produto já havia sido descartado. Com base nessas informações, é possível obter o valor dessa quantidade? Em caso afirmativo, como esse cálculo deve ser feito e qual o valor da massa do óxido formado?

4 Até hoje, praticamente toda a produção mundial de amônia é proveniente da reação química entre

os gases nitrogênio e hidrogênio. Considerando que, numa indústria, 560 kg de nitrogênio reagem com 120 kg de hidrogênio, responda:

a) Qual é a massa produzida de amônia?

b) Se a indústria disponibilizar 140 kg de nitrogênio para produzir 170 kg de amônia, qual será a massa necessária de hidrogênio?

31

5 Por tentativa, faça o acerto dos coeficientes estequiométricos para que as equações fiquem devida-mente balanceadas com o menor conjunto de números inteiros possível.

a) Ag2O → Ag + O

2

b) Cr + O2 → Cr

2O

3

c) CH4 + O

2 → CO

2 + H

2O

d) 2

+ H2SO

4 →

4

6 A cal virgem (CaO) é muito utilizada na construção civil na produção de argamassas e processos de pintura. Quando a cal é misturada a 36 g água, reage formando 148 g de hidróxido de cálcio

(Ca(OH)2). De acordo com essas informações, responda aos itens a seguir.

a) Escreva a equação balanceada que representa o processo.

b) Determine a massa de cal necessária para produzir a quantidade de hidróxido de cálcio indica-da no enunciado.

7 A amônia (NH3) é um gás incolor bastante tóxico, porém muito utilizado industrialmente como gás

para refrigeração e também na fabricação de fertilizantes. O gás amônia é formado pela reação entre o gás hidrogênio (H

2) e o gás nitrogênio (N

2). Considerando essas informações, responda aos

itens a seguir.

a) Escreva a equação balanceada que representa a reação de obtenção da amônia.

b) Qual é a massa de amônia produzida com 18 g de H2, sabendo que 6 g desse reagente produ-

zem 34 g de NH3?

c) Com base no resultado do item anterior, determine a massa de N2.

32

Ciências

conectadoA liofilização, criodesidratação ou congelamento a seco é uma forma alternativa de preser-

vação celular. Pode ser definida como o processo de secagem de uma substância congelada, no

qual a maior parte da água é removida por sublimação.

Historicamente, o primeiro produto liofilizado surgiu em 1911, com o vírus da raiva. Porém,

a liofilização só atingiu a escala industrial durante a Segunda Guerra Mundial (1939-1945). Os

Estados Unidos da América investiram centenas de milhões de dólares em inúmeras possibilida-

des de desenvolvimento de substitutos do sangue e de plasma sanguíneo, para o tratamento dos

soldados feridos nos campos de batalha que requeriam transfusões de sangue, pois não havia

quantidade suficiente de sangue fresco disponível.

A indústria farmacêutica, na década de 1950, desenvolveu medicamentos liofilizados, como

antibióticos à base de penicilina. Paralelamente ao surgimento das penicilinas liofilizadas, pes-

quisas acerca da liofilização de peptídeos, proteínas, anticorpos, enzimas e hormônios foram

sendo aprofundadas e, posteriormente, comercializadas para fins terapêuticos. Desde então,

surgiram as vacinas liofilizadas, os antibióticos e também as vitaminas.

A partir da década de 1960, surgiram alimentos liofilizados no mercado, inclusive os forne-

cidos aos astronautas em missão no espaço.

A revolução da biotecnologia, na década de 1990, levou ao aumento da demanda por produtos

liofilizados, bem como de pesquisas mais especializadas no campo da liofilização. Desde essa épo-

ca, a técnica foi se expandindo para outros campos de pesquisa, como o da reprodução.

MEDEIROS, Aline B.; OLIVEIRA, Rodrigo A. de; PIVATO, Ivo. Liofilização celular e sua aplicação na reprodução animal. Disponível em: <http://www.cbra.org.br/pages/publicacoes/rbra/v38n4/pag195-201%20(RB520).pdf>.

Acesso em: 11 jun. 2019.

A liofilização ainda é muito utilizada nas indústrias alimentícias como

processo de conservação de alimentos. A desidratação de frutas, carnes e

bebidas instantâneas (leite em pó e café solúvel) são alguns exemplos de

produtos obtidos por essa técnica.

Sobre essa técnica, responda às questões a seguir.

a) Qual o nome da mudança de estado da matéria relacionada à liofilização?

b) Como ocorre o processo de liofilização em alimentos?

c) Por que a liofilização permite a conservação de alimentos como a carne?

©S

hu

tte

rsto

ck/B

ren

t H

ofa

cke

r

Frutas desidratadas

©S

hu

tte

rsto

ck/J

iri

He

ra

Carne desidratada

©S

hu

tte

rsto

ck/P

icsf

ive

Leite em pó

33

1 (CEFET – ES) Em relação aos estados físicos da matéria, associe a coluna da esquerda com a da direita.

1. líquido ( ) possui forma própria.

2. sólido ( ) ocupa todo o volume de um recipiente.

3. gasoso ( ) possui partículas desorganizadas, com grande liberdade de movimento.

( ) possui volume próprio, mas forma variada.

Marque a alternativa que apresenta a sequência correta:

a) 3, 2, 1, 3.

b) 2, 3, 3, 1.

c) 2, 3, 2, 1.

d) 1, 3, 3, 2.

e) 2, 3, 1, 2.

2 (UFPR) A água pode ser encontrada na natureza nos estados sólido, líquido ou gasoso. Confor-me as condições, a água pode passar de um estado para outro através de processos que rece-bem nomes específicos. Um desses casos é quando ela muda do estado gasoso para o líquido.

Assinale a alternativa que apresenta o nome correto dessa transformação.

a) Sublimação.

b) Vaporização.

c) Solidificação.

d) Condensação.

e) Fusão.

3 (UNICAMP – SP) A figura adiante mostra o esquema de um processo usado para a obtenção de água potável a partir de água salobra (que contém alta concentração de sais). Este “aparelho” improvisa-do é usado em regiões desérticas da Austrália.

a) Que mudanças de estado ocorrem com a água dentro do “aparelho”?

o que já conquistei

Plástico transparente

Sol

Pedra

Pedra

Pedra

Solo

Água potável

Água salobra

Ed

ua

rdo

Bo

rge

s. 2

01

3. D

igit

al.

b) Onde, dentro do “aparelho”, ocorrem essas mudanças?

c) Qual dessas mudanças absorve energia e

de onde essa energia provém?

34

Ciências

4 (OBQJr) Verifica-se que em um tipo de solda, uma liga metálica formada por 63% de estanho e 37% de chumbo mantém-se constante na temperatura no ponto de fusão, desde o início até a mudança de estado. No entanto, a sua temperatura de ebulição varia. Essa situação indica um exemplo de uma:

a) mistura eutética.

b) mistura azeotrópica.

Uma substância simples

é aquela formada pelo

mesmo elemento químico,

como o gás oxigênio (O2).

Ed

ua

rdo

Bo

rge

s. 2

01

3. D

igit

al.

1 2 3

6 As temperaturas que indicam os pontos de fusão e de ebulição de três substâncias foram consulta-das num livro acadêmico e indicadas na tabela a seguir.

Substância Ponto de fusão (°C) Ponto de ebulição (°C)

Prata 961,78 2 162

Óxido nitroso –90,8 –88,48

Metanol –97,53 64,6

Fonte: HAYNES, William M. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 93. ed. Boca Ratón: CRC Press, 2012.

Com base nesses dados, responda aos itens a e b.

a) Indique em qual estado da matéria se encontra cada uma das substâncias na temperatura ambiente (25 °C). Justifique sua resposta.

b) Qual das substâncias precisaria de mais energia para passar do estado sólido para o líquido?

a) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 0,8, 1,0 e 1,2;

b) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 1,2, 0,8 e 1,0;

c) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 1,0, 0,8 e 1,2;

d) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 1,2, 1,0 e 0,8;

e) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 1,0, 1,2 e 0,8.

c) substância composta.

d) substância simples.

5 (UFPE) Para identificar três líquidos – de densidades 0,8, 1,0 e 1,2 – o analista dispõe de uma peque-na bola de densidade 1,0. Conforme a posição das bolas apresentadas no desenho a seguir, pode-mos afirmar que:

35

7 (CEFET – MG) A questão refere-se à tabela a seguir:

Substância PF (°C, 1 atm) PE (°C, 1 atm)

Água 0 100

Etanol –117 78

Bromo –7 59

Oxigênio –210 –183

Cloreto de sódio 801 1 413

No interior de um freezer a –18 °C, estarão, no estado sólido, as substâncias:

a) água, bromo e etanol;

b) água, oxigênio e etanol;

c) água, oxigênio e cloreto de sódio;

d) água, bromo e cloreto de sódio.

8 (OBQJr) Uma determinada substância pura, um tipo de álcool, solidifica-se quando a sua tempera-tura chega a 25 °C. Portanto, o seu

a) ponto de fusão é 25 °C.

b) ponto de ebulição é 25 °C.

c) ponto de ebulição se inicia em 25 °C.

d) ponto de fusão é mais baixo que o do etanol.

9 (ENEM) Produtos de limpeza, indevidamente guardados ou manipulados, estão entre as principais causas de acidentes domésticos. Leia o relato de uma pessoa que perdeu o olfato por ter misturado água sanitária, amoníaco e sabão em pó para limpar um banheiro:

A mistura ferveu e começou a sair uma fumaça asfixiante. Não conseguia respirar e meus

olhos, nariz e garganta começaram a arder de maneira insuportável. Saí correndo à procura de

uma janela aberta para poder voltar a respirar.

O trecho sublinhado poderia ser reescrito, em linguagem científica, da seguinte forma:

a) As substâncias químicas presentes nos produtos de limpeza evaporaram.

b) Com a mistura química, houve produção de uma solução aquosa asfixiante.

c) As substâncias sofreram transformações pelo contato com o oxigênio do ar.

d) Com a mistura, houve transformação química que produziu rapidamente gases tóxicos.

e) Com a mistura, houve transformação química, evidenciada pela dissolução de um sólido.

10 (FCMSC – SP) A frase: “Do nada, nada; em nada, nada pode transformar-se” relaciona-se com as

ideias de:

a) Dalton.

b) Proust.

c) Boyle.

d) Lavoisier.

e) Gay-Lussac.

11 Com seus conhecimentos sobre as leis ponderais – lei de Lavoisier e lei de Proust –, considere que, em um experimento, 3 g de substância A reagem com 12 g de substância B, formando 10 g de C e

5 g de D.

De acordo com essas informações, responda aos itens a seguir.

a) Represente a equação química da reação.

b) A reação entre A e B para produzir C e D está de acordo com a lei da conservação das massas? Justifique sua resposta por cálculo.

36

Ciências

c) Para produzir 50 g de C, qual seria a massa necessária de cada reagente?

d) Qual seria a massa de produto D formada com 1,5 g da substância A?

e) Se fossem utilizados 10,5 g de A e 42 g de B, qual seria a massa total de produtos produzida?

12 (UFRN) Uma lei química expressa regularidades dos processos químicos, permitindo explicá-los e também fazer previsões de comportamentos de fenômenos que pertencem ao contexto de apli-cação dessa lei. Por exemplo, a lei das proporções constantes de Proust expressa uma das mais importantes regularidades da natureza. Segundo essa lei,

a) a composição química das substâncias compostas é sempre constante, não importando qual a sua origem, mas depende do método utilizado, na indústria ou no laboratório, para obtê-las.

b) a composição química das misturas é sempre constante, não importando qual sua origem, mas depende do método utilizado, na indústria ou no laboratório, para obtê-las.

c) a composição química das misturas é sempre constante, não importando qual sua origem ou o

método para obtê-las.

d) a composição química das substâncias compostas é sempre constante, não importando qual a sua origem ou o método para obtê-las.

13 (UEL – PR) 46,0 g de sódio reagem com 32,0 g de oxigênio formando peróxido de sódio. Quantos gramas de sódio serão necessários para obter 156 g de peróxido de sódio?

a) 23,0

b) 32,0

c) 69,0

d) 78,0

e) 92,0

37

capí

tulo

Átomo e tabela periódica2

Após a compreensão do que é matéria, vários filósofos e

cientistas questionavam sobre a sua constituição. Assim, sur-

giram diferentes hipóteses embasadas em temas filosóficos.

Com o tempo, o conhecimento científico evoluiu e as simples

discussões lógicas foram importantes para explicações fun-

damentadas em experimentos científicos. Hoje, com o avan-

ço tecnológico, conhecemos com detalhes algumas caracte-

rísticas do átomo.

Evolução dos

modelos atômicos

Partículas subatômicas

Tabela periódica

o que vocêvai conhecer

Representação de um átomo em imagem tridimensional

©Shutterstock/Yurchanka Siarhei

38

Reconhecer a evolução histórica dos modelos atômicos.

Identificar os modelos que descrevem a estrutura da matéria.

Compreender que o átomo é constituído de partículas básicas e que essas partículas o caracterizam.

Perceber a importância da organização dos elementos químicos para a construção da tabela periódica.

objetivos do capítulo

Evolução dos modelos atômicos

Há muito tempo o ser humano se questiona a respeito da cons-

tituição da matéria com o objetivo principal de compreender a na-

tureza e tudo que o cerca. Muitas explicações que conhecemos

hoje vêm de uma evolução de estudos e observações realizados

ao longo do tempo por vários filósofos e cientistas, que formula-

ram várias hipóteses sobre o assunto.

Dos gregos a Dalton

Os gregos foram os primeiros filósofos que formaram ideias e criaram interpretações

para explicar a natureza da matéria e sua composição. Tales de Mileto (624-547 a.C.) foi

o primeiro a expor suas ideias. Segundo ele, tudo era composto de água – a matéria-prima

essencial à vida.

Ainda na Antiguidade, os filósofos Leucipo (500-370 a.C.) e Demócrito (460-370 a.C.)

propuseram a chamada teoria atomista, que considerava a matéria composta de pequenas

partículas indivisíveis chamadas átomos. Assim, observando vários fenômenos que ocorriam

na natureza, eles formularam a hipótese de que a matéria era formada por um componente

primário, e esse componente se apresentava em diversas formas, que constituíam todas as

coisas existentes no Universo. No entanto, como as ideias de Leucipo e Demócrito não se

baseavam em procedimentos experimentais, eles não tinham

apoio dos outros filósofos da época. Com isso, sem muitos

adeptos, essa hipótese foi logo esquecida e abandonada.

Um século depois, Empédocles (490-430 a.C.) lançou a hipótese de que tudo apresentava

uma combinação de quatro elementos básicos em diferentes proporções: água, fogo, ar e terra.

As ideias dos filósofos gregos demonstraram um ponto em comum: a busca pela sime-

tria da natureza. Aristóteles (384-322 a.C.), reconhecido como um dos mais importantes

filósofos da humanidade, afirmou que a base do mundo material era a “matéria primitiva”,

que não poderia ser percebida enquanto não tivesse uma forma. Quando essa forma era ad-

quirida, por meio da adição ou remoção das propriedades e qualidades – quente, frio, seco

e úmido –, um elemento básico poderia se transformar em outro e a troca de uma dessas

características mudava a forma da matéria.

Ciências

As hipóteses correspondem a

um conjunto de ideias prováveis,

mas não comprovadas ou,

ainda, não demonstradas.

átomo: a = não; tomo = divisível.

39

A teoria de Aristóteles foi aceita durante muitos anos, e so-

mente com a formação da Ciência com base experimental é que

foram propostas novas explicações com base em leis.

Nos últimos 200 anos, o conhecimento científico evoluiu, e as

simples discussões lógicas, embasadas em temas filosóficos, tor-

naram-se explicações fundamentadas em resultados experimen-

tais. Assim, inúmeros filósofos e cientistas propuseram diversas

teorias e modelos científicos na tentativa de compreender me-

lhor a constituição da matéria. No entanto, nem todos chegaram

a ser conhecidos. Ao contrário, outros obtiveram destaque e im-

pulsionaram não só o desenvolvimento das Ciências Naturais, mas

também revolucionaram e permitiram um salto tecnológico para

a humanidade.

Átomo esférico: modelo de Dalton

Após um grande período considerando a constituição da matéria de acordo com a con-

cepção aristotélica, segundo a qual a matéria era formada por átomos (conforme o pensa-

mento de Leucipo e Demócrito) e com base nas leis enunciadas por Lavoisier e Proust, o

cientista inglês John Dalton (1766-1844) realizou, entre 1803 e 1808, diversos experimentos

e criou o primeiro modelo científico moderno.

A teoria corresponde a

explicações para leis e pode ser

substituída por outra teoria mais

aceita em determinada época.

As leis correspondem às

generalizações que ocorrem

sem restrições, baseadas em

observações, experimentações

e deduções lógicas.

Os modelos científicos

correspondem a representações

simplificadas de um sistema

mais complexo, com a finalidade

de simular, explorar, prever

e, principalmente, explicar

determinada observação.

Quando um modelo específico não é mais suficiente, torna-se necessário reformulá-lo.

Embora ele seja substituído posteriormente por outros mais adequados para o momento,

todos são considerados fundamentais para o avanço da Ciência. Ou seja, o conhecimento

científico não está pronto e acabado, mas em constante interação com novas descobertas e

proposições explicativas.

Entre os diversos modelos atômicos existentes, vamos estudar os modelos de átomo

segundo: John Dalton, Joseph Thomson, Ernest Rutherford e Niels Bohr.

O modelo atômico de Dalton considerava o átomo como uma partícula

maciça, esférica e indivisível, que não poderia ser criada, destruída ou trans-

formada em outra. Representação do modelo atômico

proposto por Dalton

Os postulados correspondem a uma série de afirmações

ou proposições que não podem ser comprovadas, mas que

são admitidas como verdadeiras, servindo de ponto de

partida para a dedução ou conclusão de outros postulados.

No ano de 1808, o cientista tornou pú-

blica sua visão de matéria e propôs a teo-

ria atômica de Dalton. Essa teoria pode

ser resumida nos seguintes postulados:

40

Ciências

As proposições de Dalton possibilitaram a interpretação de determinados comporta-

mentos materiais, dando um novo direcionamento aos estudos das transformações químicas

e dos processos que ocorrem com as unidades estruturais da matéria.

Dalton foi um dos primeiros cientistas a explicar como as substâncias combinam-se en-

tre si, mostrando que a proporção entre os elementos é constante.

Elementos químicos e substâncias simples e compostas

Com base nos trabalhos de Lavoisier – que considerava com-

posta toda substância que podia ser decomposta pelo recebimen-

to de energia e simples as substâncias que não podiam ser divididas

em outras –, Dalton tentou provar que a água era uma substância

composta por dois elementos diferentes: o hidrogênio e o oxigê-

nio, e não por um único elemento, como propôs Aristóteles.

Para esclarecer os conceitos de elemento químico e substância, Dalton propôs uma sim-

bologia em que cada elemento era representado por círculos que continham diferentes de-

talhes em seu interior.

Uma substância (composta),

ao ser decomposta, separa-se

em duas ou mais substâncias.

©G

ran

ge

r/G

low

Im

ag

es

Símbolos criados por Dalton para os elementos e seus compostos, de A new system of Chemical Philosophy

1. A matéria é constituída de pequenas partículas denominadas átomos.

2. Um conjunto de átomos com a mesma massa e o mesmo tamanho apresenta pro-

priedades iguais e constitui um elemento químico.

3. Elementos químicos diferentes apresentam átomos com massas, tamanhos e pro-

priedades diferentes.

4. A combinação de átomos de um mesmo elemento ou de elementos diferentes,

numa proporção de números inteiros, origina uma substância.

5. Em uma reação química, os átomos não são criados nem destruídos, são simples-

mente rearranjados, originando novas substâncias.

41

Com a proposta desse modelo já se podia perceber a existência de substâncias formadas

por partículas constituídas de átomos iguais ou diferentes entre si.

Átomo descontínuo: modelo de Thomson

No fim do século XIX, o físico britânico William

Crookes (1832-1919) realizou alguns experimentos que

comprovaram a natureza elétrica da matéria. A ampola de

Crookes, como ficou conhecida, era preenchida com uma

quantidade controlada de gás sob baixa pressão e subme-

tida a uma corrente elétrica. No seu interior, raios lumino-

sos saíam do eletrodo negativo – denominado cátodo – e

iam em direção ao eletrodo positivo – chamado de ânodo.

As substâncias formadas somente por átomos de um mesmo elemento químico, como os

gases hidrogênio (H2) e oxigênio (O

2), são chamadas de simples.

As substâncias formadas por átomos de elementos químicos diferentes, como a água

(H2O), são chamadas de compostas.

Observe a representação das substâncias envolvidas na decomposição da água.

+→

Água Gás hidrogênio Gás oxigênio

Esquema da reação de decomposição da água

O daltonismo é uma anomalia na percepção visual caracterizada pela incapacidade

de diferenciar algumas ou todas as cores. Na maioria dos casos, se manifesta pela dificul-

dade em distinguir o verde do vermelho. Esse distúrbio, conhecido desde o século XVIII,

recebeu esse nome em homenagem a Dalton, que foi o primeiro cientista a estudar essa

irregularidade da qual ele mesmo era portador. Normalmente de origem genética, o dal-

tonismo também pode ser ocasionado por lesões nos órgãos responsáveis pela visão ou

por lesões de origem neurológica.

curiosidade?

©S

hu

tte

rsto

ck/S

an

dy

Sto

rm

Alguns tipos de daltonismo

©S

hu

tte

rsto

ck/K

im C

hri

ste

nse

n

Imagem de experimento moderno, parecido com a ampola de Crookes, realizado com tubos de gases submetidos a uma corrente elétrica de alta voltagem. Cada tubo emite

cor e intensidade diferentes em decorrência da sua composição química.

Visão normal Deuteranopia Protanopia Tritanopia

As unidades que constituem essas e outras substâncias são chamadas de moléculas.

42

Ciências

Com esses resultados, houve a necessidade de se propor novos modelos relacionados à

natureza elétrica da matéria, já que o modelo proposto por Dalton não era suficiente para

explicar essas observações.

Em seus trabalhos de pesquisa, Joseph Thomson (1856-1940) descobriu que, no átomo, havia

partículas ainda menores, com carga elétrica negativa e de massa desprezível, as quais posterior-

mente ele chamou de elétrons. Com isso, em 1898, Thomson sugeriu um novo modelo científico.

Esse modelo obteve mais aceitação que o modelo de Dalton, pois explicava alguns com-

portamentos da matéria não compreendidos até aquele momento, como sua natureza elétrica.

Thomson, porém, não se preocupou em definir as cargas positivas, apenas indicou a sua presença.

Como a matéria é neutra (tem carga elétrica total nula) em seu estado natural, a existência de par-

tículas negativas no átomo (os elétrons) indicava a presença de cargas positivas. E, para que fosse

neutro, o total de cargas negativas do átomo deveria ser igual ao total de cargas positivas, ou seja,

a quantidade de elétrons no átomo deveria ser suficiente para anular a carga positiva da esfera.

Átomo com núcleo: modelo de Rutherford

A constituição da matéria era um dos grandes problemas do início do século XX e vá-

rios cientistas dedicaram boa parte de suas pesquisas na busca desse entendimento. Entre

eles, o cientista neozelandês Ernest Rutherford (1871-1937), que desenvolvia trabalhos na

Inglaterra, iniciando seus estudos com Joseph Thomson.

Os trabalhos iniciais de Rutherford e

sua equipe, composta principalmente por

ele e seus assistentes Hans Geiger (1882-

1945) e Ernest Marsden (1889-1970), ti-

nham como objetivo determinar as carac-

terísticas das emissões radioativas.

Com a descoberta dessas caracterís-

ticas, os cientistas buscaram, em 1909,

desenvolver uma série de experimentos

utilizando partículas alfa (α) provenientes

de um material radioativo – o polônio – e

folhas finas de metais. No entanto, os re-

sultados obtidos não foram muito anima-

dores, exceto com as lâminas de ouro.

O modelo atômico de Thomson considerava o átomo

uma esfera uniforme, carregada positivamente, cujo

interior continha cargas negativas. Representação do modelo atômico proposto por Thomson

Representação do equipamento original utilizado nos experimentos de Rutherford e sua equipe

Div

o P

ad

ilh

a. 2

01

9. D

igit

al.

+

+

++

++++

+

––

–

–––– –

–

43

Naquela época, já se sabia que a maior parte da estrutura do átomo era composta por

carga positiva e que as partículas alfa também eram carregadas positivamente. Desse modo,

o resultado esperado por Rutherford e sua equipe era que as partículas acertassem os áto-

mos da lâmina e voltassem, sem atravessá-la. No entanto, surpreendentemente, eles obser-

varam que a maioria das partículas alfa atravessava a lâmina metálica sem sofrer desvio, um

número muito pequeno desviava e uma quantidade menor ainda era completamente refleti-

da. Observe o resultado do experimento no esquema simplificado a seguir.

Dessa forma, podia-se afirmar que a matéria era formada, em grande parte, por um es-

paço vazio, onde estariam os elétrons, isto é, o átomo era descontínuo.

Para explicar os fatos observados, Rutherford sugeriu também que o átomo era cons-

tituído por uma parte pequena e maciça que concentrava quase toda a sua massa e toda

a carga supostamente positiva. Essa carga positiva foi posteriormente denominada por

Rutherford de próton. Baseado nessas conclusões, ele estabeleceu um novo modelo atômico.

Esquema simplificado dos resultados obtidos pelo experimento de Rutherford e sua equipe

O modelo atômico proposto por Rutherford considerava

o átomo:

• constituído por uma parte central, pequena e maciça, pos-

teriormente conhecida como núcleo;

• formado por um espaço vazio denominado eletrosfera.

Ed

ua

rdo

Bo

rge

s. 2

01

4. D

igit

al.

Ponto que concentra a massa e a

carga supostamente positiva

Cargas dispersas em espaço vazio

Representação do modelo atômico proposto por Rutherford

Div

o P

ad

ilh

a. 2

01

9. D

igit

al.

Átomo e os níveis de energia: modelo de Bohr

O modelo proposto pela equipe de Rutherford explicava muitas situações, mas apre-

sentava algumas contradições, principalmente quando se tratava do comportamento dos

elétrons ao redor do núcleo. De acordo com a Física Clássica e com a teoria conhecida na

época, toda partícula com carga elétrica em movimento perderia energia, e sua velocidade

diminuiria até que os elétrons parassem completamente, chocando-se, então, com o núcleo.

No entanto, na prática, isso não acontecia. Para resolver essa situação, o físico dinamarquês

Niels Bohr (1885-1962) aperfeiçoou o modelo de Rutherford, publicando, no ano de 1913, a

teoria dos níveis de energia.

44

Ciências

Como esse modelo ampliava o modelo de Rutherford, também pode ser chamado de

modelo de Rutherford-Bohr.

A teoria proposta por Bohr afirmava que os elétrons

se moviam em órbitas circulares e em níveis fixos de

energia, ou seja, em regiões bem definidas sem perder

ou ganhar energia.

Com dados experimentais para o átomo de hidrogênio, Bohr estabeleceu que cada nível

apresentava uma energia correspondente, e o elétron podia mudar de um nível para outro.

Os níveis mais distantes do núcleo seriam os mais energéticos. Ou seja, as camadas mais

próximas do núcleo apresentavam menor energia, aumentando à medida que se afastavam

dele. Portanto, um elétron, ao absorver energia, “saltava” de um nível menos energético

para outro mais afastado do núcleo. Ao perder a mesma quantidade de energia, o elétron

retornava para o seu nível de origem, ou seja, nível de menor energia e mais próximo do nú-

cleo, liberando luz – energia na forma de radiação luminosa.

Núcleo

Elétrons em níveis de energia

Representação do modelo atômico proposto por Rutherford-Bohr

Energiaabsorvida

Ilu

stra

çõe

s: A

ng

ela

Gis

el.

20

18

. Dig

ita

l.

Representação esquemática de um elétron ao absorver energia e saltar para um nível mais energético

curiosidade?

Cores de diferentes cátions metálicos em teste de chama

Energialiberada

Representação esquemática de um elétron ao liberar energia e retornar para um nível menos energético

Para visualizar o salto de energia dos elétrons, um experimento comum é o

teste de chama – importante método de identificação na análise química, princi-

palmente para cátions metálicos. O teste consiste em fornecer certa quantidade de

energia a um determinado sal. Dessa maneira, alguns elétrons do metal (presente

na composição do sal) absorvem essa energia, passando para um nível de energia

mais elevado (e mais afastado do núcleo), conhecido como estado excitado. Quan-

do um desses elétrons “excitados” retorna ao estado de origem, chamado de fun-

damental, ele libera a energia recebida anteriormente na forma de luz visível.

Esse fenômeno foi empregado pelos chineses no século X para a criação dos

fogos de artifício. Para deixar os fogos coloridos, os fabricantes misturam à pólvora

sais constituídos por diferentes elementos químicos. Assim, quando esses disposi-

tivos pirotécnicos são detonados, “pintam” o céu com diferentes cores.

Li+

K+

©S

cie

nce

Ph

oto

Lib

rary

/Fo

toa

ren

a

45

O modelo atômico atual “básico”

está fundamentado no modelo de

Rutherford-Bohr, sendo formado por

duas regiões:

• o núcleo, constituído por prótons

e nêutrons; e

• a eletrosfera, onde os elétrons

estão distribuídos em níveis de

energia.

Nêutrons

Elétrons

Prótons

Ed

ua

rdo

Bo

rge

s. 2

01

4. D

igit

al.

Representação do modelo atômico de Bohr com algumas correções propostas por outros pesquisadores

Átomo e as partículas subatômicas: modelo atual “básico”

O modelo de Bohr não explicava algumas propriedades relacionadas ao núcleo atômico.

Por exemplo, a forma como os prótons (partículas de carga positiva) conseguiam permane-

cer unidos numa região tão densa e pequena. Foi nesse contexto que o cientista inglês Ja-

mes Chadwick (1891-1974) conseguiu propor a existência de um terceiro tipo

de partícula subatômica – o nêutron. Apesar de não apresentar carga elétrica,

fato que atenuava a repulsão entre as cargas positivas presentes no núcleo,

essa nova partícula tinha massa muito próxima à do próton.

É importante perceber que não existe um modelo definitivo para o átomo. A ciência está

em constante evolução e trabalha continuamente à procura de descobertas que melhorem

a compreensão da composição da matéria. Atualmente, com o uso de equipamentos sofis-

ticados, descobriu-se que os prótons e os nêutrons são constituídos por partículas ainda

menores e que outras são formadas durante as colisões entre os átomos. A compreensão de

teorias mais modernas, no entanto, exige conhecimentos complexos da Mecânica Quântica.

E, para os nossos estudos, é possível adotar, por enquanto, uma visão mais simples do átomo

e considerar somente as suas três partículas básicas (próton, nêutron e elétron), pois são as

partículas subatômicas que influenciam o comportamento químico de um elemento.

Distribuição dos elétrons nos níveis de energia

Segundo o modelo atômico proposto por Bohr, os elétrons estão distribuídos em níveis

(ou camadas) de maneira organizada, ocupando, primeiramente, os níveis de menor energia

– mais próximos do núcleo – e, depois, os mais energéticos – mais afastados do núcleo.

Para os elementos reconhecidos até o momento e que se encontram no estado funda-

mental, há sete níveis de energia, representados pelas letras K, L, M, N, O, P e Q. Para cada

uma dessas camadas, há uma quantidade máxima de elétrons permitidos, conforme indica-

do no quadro a seguir.

46

Ciências

Camada Nível de energia Número máximo de elétrons (teórico)

K n = 1 2

L n = 2 8

M n = 3 18

N n = 4 32

O n = 5 32

P n = 6 18

Q n = 7 8

O número máximo de elétrons em cada nível é teórico. À medida que são descobertos novos elementos químicos, esse número aumenta nos níveis mais afastados.

Quanto mais distante o nível do núcleo, maior é a sua energia, mas a atração do núcleo

pelos elétrons é menor.

Independentemente da camada eletrônica em que se encontram, os elétrons sempre

estão em movimento. A maneira como eles estão distribuídos nas camadas é denominada

distribuição eletrônica e seu princípio básico consiste em dispor os elétrons de forma que

ocupem primeiramente a camada eletrônica mais próxima do núcleo – que corresponde ao

nível de menor energia. Após o preenchimento dessa camada, os elétrons passam a ocupar

a camada seguinte e assim sucessivamente.

Para a distribuição eletrônica em camadas, há algumas considerações importantes. Leia-

-as com atenção.

Conforme essa regra, se a última camada apresentar mais do que 8 elétrons, o valor

excedente deve ser desconsiderado. Ou seja, essa camada terá 8 elétrons e o restante (a

diferença) deve ser colocado na camada seguinte.

Observe alguns exemplos na tabela a seguir.

Elemento (símbolo)

Número atômico

Número de elétrons

Número de elétrons em cada

camadaRepresentação

17 17

K = 2

L = 8

M = 7

Argônio (Ar) 18 18

K = 2

L = 8

M = 8

Regra 1: Qualquer que seja o número de camadas de um átomo, a última camada nunca

poderá ter mais que 8 elétrons e a camada K deve apresentar somente 2 elétrons.

Ilu

stra

çõe

s: A

ng

ela

Gis

el.

20

18

. Dig

ita

l.

47

Regra 2: A penúltima camada eletrônica pode ter, no máximo, 18 elétrons.

Elemento (símbolo)

Número atômico

Número de elétrons

Número de elétrons em cada

camadaRepresentação

Potássio (K) 19 19

K = 2

L = 8

M = 8

N = 1

Cálcio (Ca) 20 20

K = 2

L = 8

M = 8

N = 2

Nos últimos exemplos do quadro, perceba que a camada M – dos elementos potássio (K)

e cálcio (Ca) – comportaria os elétrons restantes, pois esse nível poderia ter até 18 elétrons.

No entanto, a última camada eletrônica deve conter, no máximo, 8 elétrons. Por isso, os

elétrons excedentes foram colocados na camada seguinte, o nível N – 1 elétron no caso do

potássio e 2 no caso do cálcio.

A camada mais externa (última camada) ocupada por elétrons é denominada camada de

valência. Assim, para o potássio (K), por exemplo, a camada de valência é a N, com 1 elétron.

E a camada de valência do cálcio (Ca) também é a N, mas com 2 elétrons.

Ilu

stra

çõe

s: A

ng

ela

Gis

el.

20

18

. Dig

ita

l.

Para elementos com número atômico elevado, caso a quantidade de elétrons da penúl-

tima camada ultrapasse 18, os elétrons excedentes devem ser repassados para a camada se-

guinte.

Observe, como exemplo, a distribuição em camadas para o elemento xenônio (Xe), que

apresenta 54 elétrons.

K = 2 (restam 52 elétrons)

L = 8 (restam 44 elétrons)

M = 18 (restam 26 elétrons)

N = 18 (restam 8 elétrons)

Observação: A camada N comportaria os 26 elétrons restantes, mas seria incorreto fina-

lizar a distribuição aí, pois a última camada (camada de valência) nunca pode ter mais do que

8 elétrons. Ela também não pode ficar, por exemplo, com 19 elétrons, pois ficaria na posição

da penúltima camada, que pode conter, no máximo, 18 elétrons.

O = 8 (distribuição completa com 8 elétrons na última camada)

Portanto,

K L M N O

2 8 18 18 8

48

Ciências

atividades

1 Ao longo do tempo, os cientistas propuseram diferentes modelos para representar o átomo. Por quê?

2 Com base nos modelos atômicos propostos por Dalton e Thomson, marque V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas.

a) ( ) Para Thomson, o átomo era uma esfera maciça e indivisível, composta de cargas positivas e negativas.

b) ( ) Com o modelo de Dalton, já se podia perceber a existência de substâncias formadas por partículas constituídas de átomos iguais ou diferentes entre si.

c) ( ) Para Dalton, os átomos eram as menores partículas que compunham a matéria.

d) ( ) O modelo de Thomson estabelecia que os prótons (partículas com carga elétrica positiva) e os nêutrons (partículas sem carga elétrica) formavam o núcleo do átomo.

e) ( ) Para Thomson, os elétrons (partículas com carga elétrica negativa) estavam incrustados no átomo, uma esfera uniforme carregada positivamente.

3 Analise as substâncias indicadas nos itens a seguir e indique, no quadro correspondente, o número de elementos químicos e de átomos presentes em sua composição. Depois, classifique essas subs-tâncias em simples ou composta.

a) O2

Número de elementos químicos Número de átomos Classificação

b) H2O

Número de elementos químicos Número de átomos Classificação

c) C6H

12O

6

Número de elementos químicos Número de átomos Classificação

49

4 Analise os quatro sistemas, em que os átomos estão representados por bolinhas de cores diferentes.

Agora, responda aos itens a seguir.

a) Complete as informações do quadro.

Sistemas (1) (2) (3) (4)

Número de moléculas

Número de substâncias simples

Número de substâncias compostas

b) Quais sistemas contêm substâncias simples?

c) Quais sistemas contêm substâncias compostas?

d) Há, em algum desses sistemas, a representação de uma mistura de substâncias? Em qual ou em quais deles?

e) Em quais sistemas temos a representação de somente uma substância? Explique sua resposta.

5 O ácido sulfúrico é uma substância cuja fórmula química é H2SO

4. Para os elementos químicos pre-

sentes na composição desse ácido, faça a distribuição dos elétrons em camadas. Ao final, indique a última camada e o número de elétrons contidos nela.

H (1 elétron)

K L M N O P Q Última camada Número de elétrons na última camada

S (16 elétrons)

K L M N O P Q Última camada Número de elétrons na última camada

O (8 elétrons)

K L M N O P Q Última camada Número de elétrons na última camada

Ja

ck A

rt. 2

01

3. V

eto

r.

1 32 4

50

Ciências

6 De acordo com as informações apresentadas, complete o crucigrama.

Vertical

a) Um dos filósofos que propuseram a teoria atomista.

b) Filósofo grego que apresentou a teoria dos quatro elementos para discutir a constitui-ção da matéria.

c) Região que concentra praticamente toda a massa do átomo.

d) Afirmou que o núcleo atômico era muito menor que a eletrosfera.

e) Descobridor do elétron e primeiro cientista a propor um átomo com carga elétrica.

f) Filósofo grego, discípulo de Leucipo, que foi um dos primeiros a usar a palavra átomo.

g) Partícula com carga neutra encontrada no núcleo do átomo.

h) Região do átomo que contém elétrons.

Horizontal

i) Nome dado às unidades que constituem as substâncias.

j) Apresentou o conceito de níveis de ener-gia, aperfeiçoando o modelo de Rutherford.

k) Iniciou o estudo com raios catódicos que ins-piraram Thomson a desenvolver seu modelo atômico.

l) Considerava o átomo uma esfera maciça, indivisível e indestrutível.

m) Partícula constituinte do átomo, carregada positivamente.

n) Descobridor do nêutron.

a b

c e

d

g

h

f

j

k

l

m

n

i

51

7 Faça a distribuição eletrônica em camadas para os átomos dos elementos químicos apresentados a seguir. Ao final, indique a camada de valência e o número de elétrons contidos nela.

Flúor (9 elétrons)

K L M N O P Q Camada de valênciaNúmero de elétrons na camada

de valência

Alumínio (13 elétrons)

K L M N O P Q Camada de valênciaNúmero de elétrons na camada

de valência

Cálcio (20 elétrons)

K L M N O P Q Camada de valênciaNúmero de elétrons na camada

de valência

Bromo (35 elétrons)

K L M N O P Q Camada de valênciaNúmero de elétrons na camada

de valência

Bário (56 elétrons)

K L M N O P Q Camada de valênciaNúmero de elétrons na camada

de valência

Partículas subatômicas

De acordo com o modelo atômico atual “básico”, as três partículas subatômicas principais

são: prótons, nêutrons e elétrons. Os prótons e os nêutrons estão localizados no núcleo do áto-

mo; os elétrons estão dispostos na eletrosfera, em regiões bem definidas – os níveis de energia.

A tabela a seguir apresenta as cargas elétricas e massas dessas partículas utilizando

como padrões de referência valores relativos ao próton.

PARTÍCULAS BÁSICAS DO ÁTOMO E SUAS CARACTERÍSTICAS

Nome Localização Símbolo Carga Massa

Elétron Eletrosfera e –1 Desprezível

Próton Núcleo p +1 1

Nêutron Núcleo n 0 1

52

Ciências

Como os elétrons encontram-se na eletrosfera e apresentam massa desprezível, pode-

mos afirmar que a massa de um átomo está concentrada no seu núcleo, isto é, corresponde

à soma da quantidade de prótons (p) e de nêutrons (n).

Em razão disso, podemos usar a equação a seguir para definir o número de massa de um

átomo, representado pela letra A.

A = p + n

Z = p

A análise das informações contidas na tabela também permite afirmar que as únicas

partículas que apresentam carga são os prótons e os elétrons, e como eles têm a mesma

carga relativa, podemos dizer que o átomo é um sistema eletricamente neutro. Ou seja, o

número de cargas positivas é igual ao número de cargas negativas. Sabendo que o átomo do

elemento carbono (C), por exemplo, tem seis prótons, podemos afirmar que apresenta seis

elétrons.

Após a descoberta do próton e de que átomos de um mesmo

elemento químico apresentavam a mesma carga nuclear, os cien-

tistas constataram que o número de cargas positivas determinava

as propriedades de um elemento.

A partir daí, o número de prótons, designado como número

atômico e representado pela letra Z, foi utilizado para definir e

identificar os elementos químicos.

A carga nuclear está diretamente

relacionada à quantidade de

prótons no núcleo do átomo,

uma vez que o nêutron não

tem carga e que cada próton

apresenta carga relativa +1.

Representação dos elementos químicos

Até o século XIX, foram várias as propostas para representar os elementos

químicos conhecidos. Uma delas foi sugerida pelos alquimistas (precursores

dos químicos), que utilizavam símbolos relacionados à natureza.

Com a crescente descoberta de outros elementos, ficava cada vez mais di-

fícil achar um símbolo universal que os representasse. Para resolver a situação,

o cientista sueco Jacob Berzelius (1779-1848) propôs, em 1814, um sistema

simples de notação, em que os elementos eram simbolizados por uma ou duas

letras retiradas da sua denominação – em geral, latim ou grego. A letra inicial

sempre é maiúscula, e a segunda, quando existir, minúscula. No quadro a se-

guir há alguns exemplos.

Elemento químico Nome em latim Símbolo

Flúor Fluere F

Ferro Ferrum Fe

Ouro Aurum Au

Chumbo Plumbum Pb

Ouro (Sol)

Prata (Lua)

53

A vantagem da proposta sugerida por Berzelius é que, independentemente do idioma,

todos os elementos químicos são reconhecidos em qualquer lugar do mundo. Observe, por

exemplo, alguns nomes do elemento químico ferro conforme o idioma local.

Símbolo Idioma Nomes para o ferro

Fe

Inglês Iron

Espanhol Hierro

Alemão Eisen

Francês Fer

Latim Ferrum

Para a notação de um elemento químico, a União Internacional

de Química Pura e Aplicada (Iupac) recomenda que o número atô-

mico (Z) seja escrito abaixo do símbolo e o número de massa (A),

acima. Ambos à esquerda.

E = símbolo do elemento químico

ZAE A = número de massa

Z = número atômico

A Iupac é uma organização

científica não governamental

integrada por diversas

comissões de pesquisadores

que fazem recomendações

sobre a nomenclatura e

sobre os símbolos que devem

ser usados em publicações

técnicas e científicas.

Com base nos números atômico e de massa, é possível verificar a quantidade das partí-

culas básicas que constituem o átomo de determinado elemento químico. Ao comparar os

átomos de carbono (12

6C

,13

6C

, 14

6C

), é possível perceber que, apesar do seu núcleo apresentar

a mesma quantidade de prótons – já que correspondem ao mesmo elemento químico –, eles

têm números de nêutrons diferentes.

6 prótons

6 nêutrons

6 elétrons

6 prótons

7 nêutrons

6 elétrons

6 prótons

8 nêutrons

Ilu

stra

çõe

s: A

ng

ela

Gis

el.

20

18

.

Dig

ita

l.

Representação

dos átomos do elemento carbono

Por exemplo, 12

6C

refere-se ao átomo do elemento carbono (Z = 6) com número de massa

12. O índice inferior, que representa o número atômico, pode ser omitido nessa identificação,

pois todos os átomos de um dado elemento químico têm a mesma quantidade de prótons.

Assim, em vez de escrever 12

6C

, é suficiente 12C para representar o átomo de carbono-12.

Além do carbono-12, é possível encontrar na natureza mais dois átomos de carbono (C):

o carbono-13 e o carbono-14.

54

Ciências

1 elétron

1 próton

H11

1 elétron

1 próton

1 nêutron

H21

1 elétron

1 próton

2 nêutrons

H31(Prótio) (Deutério) (Trítio)TT

Representação dos isótopos do elemento

hidrogênio

Para um átomo (sistema eletricamente neutro):

o número atômico é igual ao número de prótons: Z = p;

a quantidade de cargas positivas (prótons) é igual à quantidade de cargas negati-

vas (elétrons): p = e;

ao subtrair o número de massa (A) pelo seu número atômico (Z), determina-se o

número de nêutrons (n): n = A – Z.

Semelhanças atômicas

Para compreender possíveis diferenças e semelhanças entre átomos de um mesmo ele-

mento químico ou de elementos diferentes, é necessário conhecer algumas definições.

Isótopos

Na natureza, é possível encontrar mais de um átomo de um mesmo elemento químico.

Esses átomos apresentam o mesmo número atômico, mas diferem quanto ao número de

nêutrons e, consequentemente, quanto ao número de massa. Grupos de átomos de elemen-

tos químicos com essa característica são denominados isótopos.

Isótopos são átomos de um mesmo elemento químico, ou seja, apre-

sentam o mesmo número atômico (Z).

O elemento hidrogênio, por exemplo, tem três formas isotópicas.

An

ge

la G

ise

l. 2

01

8. D

igit

al.

Pelo fato de apresentarem o mesmo número de prótons e,

consequentemente, de elétrons, as propriedades químicas dos

isótopos são semelhantes. Por isso, às vezes, podem ser utilizados

para um mesmo objetivo. Os dois isótopos do cloro, por exemplo,

agem como bactericidas em tratamento da água de piscinas.

©S

hu

tte

rsto

ck/A

nn

a K

om

issa

ren

ko

O tratamento da água de piscinas pode ser

feito pela adição de 35 37

*As porcentagens correspondem à quantidade dos isótopos na natureza.

Entre as semelhanças atômicas, o conceito de isótopo é considerado o mais importante,

pois está relacionado a átomos que correspondem ao mesmo elemento químico. No entan-

to, há outros dois casos em que elementos diferentes podem apresentar igual número de

massa ou de nêutrons.

1735Cn (75,8%)*

Z = 17

p = 17

e = 17

A = 35

n = 18

1737Cn (24,2%)*

Z = 17

p = 17

e = 17

A = 37

n = 20

55

Isóbaros e isótonos

Quando átomos de elementos diferentes, ou seja, de diferentes números atômicos,

apresentam o mesmo número de massa, são denominados de isóbaros.

Isóbaros são átomos de elementos químicos diferentes que apresen-

tam o mesmo número de massa (A).

Às vezes, a semelhança não é diretamente identificada. Esse é o caso dos isótonos, que

têm a mesma quantidade de nêutrons.

Isótonos são átomos de elementos químicos diferentes que apresen-

tam o mesmo número de nêutrons (n).

Número atômico (Z) Número de massa (A) Número de nêutrons (n)

Isótopos igual diferente diferente

Isóbaros diferente igual diferente

Isótonos diferente diferente igual

Os elementos potássio (K) e cálcio (Ca), por exemplo, têm vários isótopos. A seguir, são

apresentados alguns deles.

Isótopos do potássio

19 1939

1940

1941

1942K K K K e K, ,

Isótopos do cálcio

20 2040

2041

2042Ca Ca Ca e Ca,

Entre alguns isótopos desses elementos, é possível encontrar os seguintes pares de isó-

baros: 1940

2040

1941

2041

1942

2042K e Ca K e Ca K e Ca, , .

É possível também encontrar alguns pares de isótonos. Ao observar, por exemplo, os

átomos de 1939K e 20

40Ca , a princípio, não é possível encontrar semelhança alguma entre eles.

No entanto, se o número de nêutrons for calculado por meio da relação n = A – Z, podemos

afirmar que são exemplos de isótonos.

1939

2040

K : n = 39 19 = 20 nêutrons

Ca : n = 40 20 = 20 nêutrons

Outros pares de isótonos são: 1940

2041

1941

2042K e Ca K e Ca, .

Íons

O átomo é um sistema eletricamente neutro, em que o número de prótons – partículas

de carga positiva – é igual ao de elétrons – partículas de carga negativa. No entanto, o átomo

pode perder ou ganhar elétrons. Quando isso ocorre, não há mais equilíbrio entre as cargas,

ou seja, a quantidade de elétrons difere da quantidade de prótons, e o resultado é a formação

de um íon.

Se um átomo perde elétron(s), a quantidade de cargas positivas será maior que a quantidade

de cargas negativas (p > e), ou seja, temos um íon carregado positivamente chamado de cátion.

56

Ciências

A perda de elétron(s) origina um íon positivo – o cátion.

Observe a formação do íon sódio a partir do átomo de sódio.

11111111111 ppppppp1212122222121212 nnnnnnnn

p = 11 11 cargas positivas = +11 e = 11 11 cargas negativas = –11

carga elétrica total = 0

Na (átomo)

p = 11 11 cargas positivas = +11 e = 10 10 cargas negativas = –10

carga elétrica total = +1

Na+ (cátion)

KKKKKKKKKKKKKKKKKKKK

LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL

MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM

11111111111 ppppppp121212222212 1212 nnnnnnnn

KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK

LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL

perde 1 elétron

Ilu

stra

çõe

s: A

ng

ela

Gis

el.

20

18

. Dig

ita

l.

Quando um átomo recebe elétron(s), a quantidade de cargas positivas será menor que

a quantidade de cargas negativas (p < e), ou seja, temos um íon carregado negativamente

chamado de ânion.

O ganho de elétron(s) origina um íon negativo – o ânion.

Observe a formação do íon de flúor a partir do átomo de flúor.

999 9 9 p9 p9 pppp10 10101000001010 nnnnnnnn

KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK

LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL

999 9 9 p9 p9 pppp10 101010000010 10 nnnnnnnn

KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK

LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL

ganha 1 elétron

p = 9 9 cargas positivas = +9 e = 9 9 cargas negativas = –9

carga elétrica total = 0

F (átomo)

p = 9 9 cargas positivas = +9 e = 10 10 cargas negativas = –10

carga elétrica total = –1

F– (ânion)

Portanto,

É importante verificar que, tanto no cátion quanto no ânion, a carga do íon é representa-

da no canto superior direito do símbolo do elemento químico e que, em ambos os casos, só

há variação no número de elétrons. Portanto, num cátion e num ânion de qualquer elemento

químico, o número de prótons permanece o mesmo.

perde e– ∴ cátion (íon +)

ganha e– ∴ ânion (íon –)

An

ge

la G

ise

l. 2

01

8. D

igit

al.

Átomo

57

ciência em práticaPara reforçar a distribuição dos elétrons nos níveis de energia e compreender o que

ocorre com essa distribuição quando um átomo é transformado em um íon, realize o ex-

perimento proposto.

ObjetivoCompreender a distribuição dos elétrons num átomo e perceber o que ocorre com

essa distribuição quando esse átomo é transformado num íon.

Materiais placa de isopor

alfinete colorido, redondo e curto

Como fazer1. Desenhe, na placa de isopor, sete circunferên-

cias ao redor de um círculo central – núcleo do

átomo – e identifique as camadas (ou níveis de

energia) localizadas na eletrosfera.

2. Coloque os alfinetes para representar a distri-

buição dos elétrons nos níveis de energia para os

átomos dos elementos: sódio (

11Na), enxofre (

16S),

cálcio (20

Ca) e bromo (35

Br), separadamente.

3. Escolha um dos átomos anteriormente repre-

sentados – Na, S, Ca ou Br – e retire ou adicione

elétron(s) para obter a distribuição do seu res-

pectivo íon Na+, S2–, Ca2+ e Br–.

Conclusão 1 Como os elétrons foram distribuídos nas camadas do átomo?

2 Qual a diferença entre o átomo de um elemento químico e seu íon?

K = 1

L = 2M = 3

N = 4O =5

P = 6

Q = 7

58

Ciências

atividades

1 Com base nas características do átomo de ferro – Z = 26 e A = 56 –, complete o quadro.

Elemento

Símbolo

Representação

Número atômico

Número de massa

Número de prótons

Número de elétrons

Número de nêutrons

2 Observe o esquema a seguir e responda aos itens propostos.

a) Indique a quantidade de cargas positivas e negativas.

Prótons:

Elétrons:

b) Esse sistema está eletricamente neutro? Por quê?

c) O esquema representa um átomo ou um íon? Justifique sua resposta.

d) Calcule o número de massa.

e) Considere o símbolo X e represente o elemento químico, de acordo com a Iupac.

núcleo

K L M

59

3 Considere os dados fornecidos e complete as informações da tabela.

Elemento químico Hidrogênio Lítio Magnésio Ferro Prata Mercúrio

Símbolo Li Mg Ag Hg

Número atômico (Z) 3

Número de massa (A) 7 200

Prótons (p) 12

Nêutrons (n) 0 12 61

Elétrons (e) 47 80

Representação (Iupac) 1

1H 56

26Fe

4 Com base nos seus conhecimentos sobre átomo e íon, responda às questões propostas.

a) Como são formados os cátions e os ânions?

b) Qual a diferença entre um íon e o seu respectivo átomo de origem?

c) O que acontece com o número de massa de um átomo quando perde ou ganha elétron(s)? Jus-tifique sua resposta.

5 Considere que o átomo de nitrogênio, com 7 prótons e 7 nêutrons, ganhou 3 elétrons. Em relação ao íon obtido, responda aos itens a seguir.

a) Qual é o seu número de massa?

b) Qual é a carga presente no seu núcleo?

c) Qual é a carga presente na eletrosfera?

d) Qual é carga do íon? Esse íon é um cátion ou um ânion?

60

Ciências

Tabela periódica

Por volta do início do século XIX, os cientistas já conheciam cerca de 30 elementos quími-

cos. À medida que novos elementos eram descobertos, surgia a necessidade de ordená-los

de maneira prática e sistemática. Diversos cientistas trabalharam na tentativa de organizá-

-los, no entanto, o modelo de classificação que se revelou mais funcional foi criado somente

no ano de 1869, pelo cientista russo Dmitri Mendeleiev (1834-1907).

A essa altura, 62 elementos diferentes já tinham sido desco-

bertos e tinha-se conhecimento de que cada um deles consistia

em átomos diferentes, com propriedades específicas e singula-

res, sendo possível classificá-los em grupos.

Mendeleiev tentou encontrar um padrão que listasse os ele-

mentos químicos de acordo com grupos e propriedades similares.

Depois de trabalhar intensamente nisso, observou que, ao dispô-

-los em uma tabela em ordem crescente, considerando suas massas

atômicas, eles apresentavam propriedades semelhantes em inter-

valos regulares. Por conta dessa regularidade, deu a esse arranjo o

nome de tabela periódica. Nela, os elementos situados na mesma

coluna apresentavam, salvo algumas exceções, propriedades semelhantes.

Dessa forma, Mendeleiev classifi-

cou todos os 62 elementos até então

conhecidos. No entanto, como essa

quantidade de elementos não era su-

ficiente para completar o seu arranjo,

o cientista deixou propositalmente al-

guns lugares vagos. Esses lugares e a

sua disposição na tabela previam pro-

priedades físicas e químicas de elemen-

tos desconhecidos na época, mas que,

segundo Mendeleiev, poderiam ser

descobertos futuramente.

Mais tarde, os elementos foram

descobertos e, assim, ficou compro-

vado que o arranjo proposto por

Mendeleiev estava correto, ou seja, os

elementos com propriedades químicas

semelhantes pertenciam a uma mesma

coluna.

Observe, ao lado, a tabela que

Mendeleiev apresentou à Sociedade

Química Russa em 1869.

©S

hu

tte

rsto

ck/S

ve

tla

na

Pa

sech

na

ya

Monumento de Mendeleiev em São Petersburgo, Rússia

©C

rea

tiv

e C

om

mo

ns

Tabela periódica proposta por Mendeleiev

61

A tabela de Mendeleiev contribuiu de forma significativa para o trabalho de descoberta

e futura classificação de novos elementos químicos. No entanto, ainda havia algumas situa-

ções na sua classificação que não eram bem compreendidas pela comunidade científica.

No ano de 1913, o físico inglês Henry Moseley (1887-1915) conseguiu corrigir algumas

anomalias e, com seus trabalhos, concluiu que as propriedades químicas dos elementos não

eram determinadas pela massa atômica, mas pelo seu número atômico. Com essa descober-

ta, foi possível estabelecer a lei periódica.

As propriedades físicas e químicas dos elementos são

funções periódicas de seus números atômicos.

A partir de então, a tabela periódica passou a ser organizada em ordem crescente de

número atômico dos elementos químicos.

Tabela periódica atual: organização e características

Atualmente, são aceitos, oficialmente, 118 elementos químicos, dispostos em

ordem crescente de número atômico. À medida que novos elementos são descobertos, a

comunidade científica, representada pela União Internacional de Química Pura e Aplicada

(Iupac), reúne-se para atribuir a eles um nome e um símbolo pelos quais serão reconhecidos

internacionalmente.

©IU

PA

C1H

hydrogen1.008

[1.0078, 1.0082]

1 18

3Li

lithium6.94

[6.938, 6.997]

4Be

beryllium

9.0122

11Na

sodium

22.990

12Mg

magnesium24.305

[24.304, 24.307]

19K

potassium

39.098

20Ca

calcium

40.078(4)

37Rb

rubidium

85.468

38Sr

strontium

87.62

38Sr

strontium

87.62

55Cs

caesium

132.91

55Cs

caesium

132.91

56Babarium

137.33

87Fr

francium

88Raradium

5B

boron10.81

[10.806, 10.821]

13Al

aluminium

26.982

31Gagallium

69.723

49In

indium

114.82

81Tl

thallium204.38

[204.38, 204.39]

6C

carbon12.011

[12.009, 12.012]

14Si

silicon 28.085

[28.084, 28.086]

32Ge

germanium

72.630(8)

50Sn

tin

118.71

82Pblead

207.2

7N

nitrogen14.007

[14.006, 14.008]

15P

phosphorus

30.974

33As

arsenic

74.922

51Sb

antimony

121.76

83Bi

bismuth

208.98

8O

oxygen15.999

[15.999, 16.000]

16S

sulfur32.06

[32.059, 32.076]

34Se

selenium

78.971(8)

52Te

tellurium

127.60(3)

84Po

polonium

9F

fluorine

18.998

17Cl

chlorine35.45

[35.446, 35.457]

35Br

bromine79.904

[79.901, 79.907]

53I

iodine

126.90

85At

astatine

10Neneon

20.180

2Hehelium

4.0026

18Arargon39.95

[39.792, 39.963]

36Kr

krypton

83.798(2)

54Xexenon

131.29

86Rnradon

22Ti

titanium

47.867

22Ti

titanium

47.867

40Zr

zirconium

91.224(2)

72Hf

hafnium

178.49(2)

104Rf

rutherfordium

23V

vanadium

50.942

41Nb

niobium

92.906

73Ta

tantalum

180.95

105Db

dubnium

24Cr

chromium

51.996

24Cr

chromium

51.996

42Mo

molybdenum

95.95

74W

tungsten

183.84

106Sg

seaborgium

25Mn

manganese

54.938

43Tc

technetium

75Re

rhenium

186.21

107Bh

bohrium

26Feiron

55.845(2)

44Ru

ruthenium

101.07(2)

76Os

osmium

190.23(3)

108Hs

hassium

27Cocobalt

58.933

45Rh

rhodium

102.91

77Ir

iridium

192.22

109Mt

meitnerium

28Ni

nickel

58.693

46Pd

palladium

106.42

78Pt

platinum

195.08

110Ds

darmstadtium

29Cucopper

63.546(3)

47Agsilver

107.87

79Augold

196.97

30Znzinc

65.38(2)

48Cd

cadmium

112.41

80Hg

mercury

200.59

111Rg

roentgenium

112Cn

copernicium

114Fl

flerovium

113Nh

nihonium

115Mc

moscovium

117Ts

tennessine

118Og

oganesson

116Lv

livermorium

57La

lanthanum

138.91

58Cecerium

140.12

59Pr

praseodymium

140.91

60Nd

neodymium

144.24

61Pm

promethium

62Sm

samarium

150.36(2)

63Eu

europium

151.96

64Gd

gadolinium

157.25(3)

65Tb

terbium

158.93

66Dy

dysprosium

162.50

67Ho

holmium

164.93

68Er

erbium

167.26

69Tmthulium

168.93

70Yb

ytterbium

173.05

71Lu

lutetium

174.97

89Ac

actinium

90Th

thorium

232.04

91Pa

protactinium

231.04

92U

uranium

238.03

93Np

neptunium

94Pu

plutonium

95Am

americium

96Cmcurium

97Bk

berkelium

98Cf

californium

99Es

einsteinium

100Fm

fermium

101Md

mendelevium

102No

nobelium

103Lr

lawrencium

21Sc

scandium

44.956

39Y

yttrium

88.906

57-71

lanthanoids

89-103

actinoids

atomic numberSymbol

nameconventional atomic weight

standard atomic weight

2 13 14 15 16 17 Key:

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

For notes and updates to this table, see www.iupac.org. This version is dated 1 December 2018. Copyright © 2018 IUPAC, the International Union of Pure and Applied Chemistry.

IUPAC Periodic Table of the Elements

Tabela periódica (Iupac)

62

Ciências

Períodos e grupos

Na tabela periódica atual, os elementos químicos são organizados em ordem crescente

de número atômico, da esquerda para a direita, e estão dispostos em 7 linhas (chamadas de

períodos) e 18 colunas (chamadas de grupos).

Os períodos estão diretamente relacionados ao número de camadas (níveis de energia)

existentes ao redor do núcleo de determinado elemento químico. O sódio (Na), por exemplo,

que se localiza no terceiro período, apresenta três camadas eletrônicas: K, L e M.

Há um total de sete períodos e cada um deles corresponde a uma linha. Na parte infe-

rior da tabela, há duas séries de elementos com número atômico entre 57 e 71 (6º. período)

e entre 89 e 103 (7º. período), denominadas, respectivamente, de lantanoides e actinoides.

Os grupos são numerados de 1 a 18. Neles, os elementos estão organizados com pro-

priedades químicas semelhantes, devido ao fato de apresentarem, em geral, a mesma quan-

tidade de elétrons na camada de valência.

Observe a distribuição dos elétrons em camadas para os três primeiros elementos do grupo 1.

Elemento K L M N

3Li 2 1

11Na 2 8 1

19K 2 8 8 1

Em geral, com a localização – período e grupo – de determinado elemento na tabela pe-

riódica, podemos determinar o número de camadas eletrônicas e a quantidade de elétrons

na sua camada de valência e vice-versa. Observe alguns exemplos a seguir.

O elemento cálcio (Ca) está localizado no 4º. período (4ª. linha) e no grupo 2 (2ª. coluna). Por-

tanto, é constituído de 4 camadas eletrônicas e apresenta 2 elétrons na última camada.

O sódio (Na) apresenta 3 camadas eletrônicas e 1 elétron na última camada. Por isso,

está localizado no 3º. período (3ª. linha) e no grupo 1 (1ª. coluna).

Grupo

Período 1 18

1 2 13 14 15 16 17

2

3 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

4

5

6

7

Lantanoides

Actinoides

63

Elementos representativos e de transição

Até o final da década de 1980, os grupos eram também conhecidos por família e identificados

por um algarismo romano, seguido das letras A e B, por exemplo: IA, VIIA e IIB. Frequentemente,

também era utilizada a numeração 1A, 7A e 2B e alguns recebiam denominações especiais.

Grupo NomeQuantidade de elétrons na

camada de valênciaOrigem do nome

1Alcalinos (exceto o

hidrogênio)1

Encontrados nas cinzas de uma

planta chamada alkali.

2 Alcalinoterrosos 2

Formam com muita frequência

substâncias básicas (alcalinas) e são

encontrados em vários minerais

presentes na terra.

13 Grupo do boro 3 Primeiro elemento do grupo.

14 Grupo do carbono 4 Primeiro elemento do grupo.

15 Grupo do nitrogênio 5 Primeiro elemento do grupo.

16 Calcogênios 6

Significam “geradores de minérios”, pois o oxigênio e o enxofre são encontrados nos principais minérios conhecidos.

17 Halogênios 7Seus elementos mais comuns são encontrados na natureza, na forma de sais.

18 Gases nobres8

(exceto o hélio, que tem

2 elétrons na última camada)

Recebem esse nome porque se encontram isolados na natureza. Os primeiros compostos contendo gases nobres só foram conhecidos na segunda metade do século XX.

Esses elementos – dos grupos 1 e 2 e dos grupos 13 ao 18 – são denominados elementos

representativos, e os elementos dos grupos 3 ao 12, elementos de transição. Os elemen-

tos do 6.º e do 7.º período do grupo 3 são chamados de elementos de transição interna e

estão representados nas duas linhas horizontais na parte inferior da tabela

1 18

1 2 13 14 15 16 17

2

3 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

4

5

6

7

Lantanoides

Actinoides

Elementos

representativos

Elementos de

transição

Elementos de

transição interna

64

Ciências

Para os elementos representativos, o número do grupo está relacionado com a quanti-

dade de elétrons na camada de valência. Assim, com base na sua distribuição eletrônica, é

possível localizar esse elemento químico na tabela periódica, ou seja, determinar sua posi-

ção – período e grupo. Observe alguns exemplos.

12

Mg

Distribuição eletrônica em camadas:

17

Distribuição eletrônica em camadas:

Outras divisões da tabela periódica

Os elementos químicos podem ser classificados de várias maneiras na ta-

bela periódica. Didaticamente, é possível separá-los, de acordo com suas pro-

priedades e características, em: metais, não metais, hidrogênio e gases nobres.

3 5

Md(258) 2

818323182

Mendelévio101

La138,9 2

81818

92

Lantânio57

NdPrCe Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu144,2140,9140,1 (145) 150,4 152,0 157,3 158,9 162,5 164,9 167,3 168,9 173,0 175,02

81822

82

28

1821

82

28

1819

92

28

1823

82

28

1824

82

28

1825

82

28

1825

92

28

1827

82

28

1828

82

28

1829

82

28

1830

82

28

1831

82

28

1832

82

28

1832

92

NeodímioPraseodímioCério Promécio Samário Európio Gadolínio Térbio Disprósio Hôlmio Érbio Túlio Itérbio Lutécio605958 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

Ac(227) 2

8183218

92

Actínio89

UPaTh Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr238,0231,0232,0 (237) (244) (243) (247) (247) (251) (252) (257) (258) (259) (262)2

8183221

92

28

183220

92

28

18321810

2

28

183222

92

28

183224

82

28

183225

82

28

183225

92

28

183227

82

28

183228

82

28

183229

82

28

183230

82

28

183231

82

28

183232

82

28

183232

92

UrânioProtactínioTório Neptúnio Plutônio Amerício Cúrio Berquélio Califórnio Einstênio Férmio Mendelévio Nobélio Laurêncio929190 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

LANTANOIDES

ACTINOIDES

Série dosactinoides

Ac - Lr

Fr(223) 2

8183218

81

Frâncio87 89 a 103

Cs132,9 Série dos

lantanoides

28

1818

81

Césio La - Lu55

Ra(226) 2

8183218

82

Rádio88

Ba137,3 2

81818

82

Bário56

Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg(265) (268) (271) (272) (277) (276)2

818323210

2

28

18323211

2

28

18323212

2

28

18323213

2

28

18323214

2

28

18323215

2

28

18323217

1

28

18323218

1Rutherfórdio Dúbnio Seabórgio Bóhrio Hássio Meitnério Darmstádtio Roentgênio

104 105 106 107 108 109 110 111

Hf Ta W Re Os Ir Pt Au178,5 180,9 183,8 186,2 190,2 192,2 195,1 197,02

8183210

2

28

183211

2

28

183212

2

28

183213

2

28

183214

2

28

183215

2

28

183217

1

28

183218

1

Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Irídio Platina Ouro72 73 74 75 76 77 78 7957 a 71

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag85,5 87,6 88,9 91,2 92,9 96,0 (98) 101,1 102,9 106,4 107,92

818

81

28

1882

28

1892

28

1810

2

28

1812

1

28

1813

1

28

1814

1

28

1815

1

28

1816

1

28

1818

28

1818

1

Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47

Mg24,3 2

82

Magnésio

Na23,0 2

81

Sódio11

Aℓ27,0 2

83

Alumínio1312

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu39,1 40,1 45,0 47,9 50,9 52,0 54,9 55,8 58,9 58,7 63,52

881

2882

2892

28

102

28

112

28

131

28

132

28

142

28

152

28

162

28

181

Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Crômio Manganês Ferr o Cobalto Níquel Cobre19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Li Be6,9 9,02

122

Lítio Berílio3 4

B

Si

Ge As

Sb Te

Po

10,8

28,1

72,6 74,9

121,8 127,6

209,0

23

284

28

184

28

185

28

1818

5

28

1818

6

28

183218

6

Boro

Silício

Germânio Arsênio

Antimônio Telúrio

Polônio

5

H1,0 1

Hidrogênio1

C N O F

P S Cℓ

Se Br

I

At

12,0 14,0 16,0 19,0

31,0 32,1 35,5

79,0 79,9

126,9

210,0

24

25

26

27

285

286

287

28

186

28

187

28

1818

7

28

183218

7

Carbono Nitrogênio Oxigênio Flúor

Fósforo Enxofre Cloro

Selênio Bromo

Iodo

Astato

6 7 8 9

15 16 17

34 35

53

85

14

32 33

51 52

84

ELEMENTOS DE TRANSIÇÃO

11A

22A

33B

44B

55B

66B

77B

88B

98B

108B

111B

122B

133A

144A

155A

166A

177A

188A (ou zero)

(281) (282)

He

Ne

Ar

Kr

Xe

Rn

4,0

20,2

39,9

83,8

131,3

222,0

2

28

288

28

188

28

1818

8

28

183218

8

Hélio

Neônio

Argônio

Criptônio

Xenônio

Radônio

2

10

18

36

54

86

Hg Tℓ Pb Bi200,6 204,4 207,2 209,02

8183218

2

28

183218

3

28

183218

4

28

183218

5

Mercúrio Tálio Chumbo Bismuto80 81 82 83

Cd In Sn112,4 114,8 118,72

81818

2

28

1818

3

28

1818

4

Cádmio Índio Estanho48 49 50

Zn Ga65,4 69,72

818

2

28

183

Zinco Gálio30 31

Cn28

18323218

2Copernício

112

(285)

Lv(294) 2

818323218

6Livermório

Ts(294) 2

8183232

7Tennesso

117116

Og(294) 2

818323218

8Oganessônio

118FℓNh Mc

(285) (289) (289)28

18323218

28

18323218

4

28

18323218

Nihônio Fleróvio Moscóvio113 114 115

Massa atômicaaproximada

Nome do elemento

Símbolo

Número atômico

Elétronsnas camadas

*( ) massa atômica do isótopo mais estável

Estado físico nas CNTP: sólido, líquido ou gasoso.

Outrascaracterísticas:

radioativo ouartificial

1

2

3

4

5

6

7

Grupos

Perío

dos

18

LEGENDA:

METAIS NÃO METAIS GASES NOBRESHIDROGÊNIO

Tabela periódica atual

Características da distribuição eletrônica

Localização (período e grupo)

3 camadas (K, L, M) 3º. período

2 elétrons na camada de valência grupo 2 (alcalinoterrosos)

K L M

2 8 2

Características da distribuição eletrônica

Localização (período e grupo)

3 camadas (K, L, M) 3º. período

7 elétrons na camada de valência grupo 17 (halogênios)

K L M

2 8 7

65

Na tabela proposta, cada

elemento é representado por

características específicas, como:

símbolo, nome, número atômico,

massa atômica, número de elé-

trons nas camadas eletrônicas,

estado da matéria mais comum,

entre outras, conforme indicado

na legenda ao lado.

Metais

Como a maioria dos elementos

químicos tem vários isótopos,

a massa atômica indicada

na tabela periódica é a

média relativa entre as

massas desses átomos.

Md(258) 2

8183231

82

Mendelévio101

La138,9

57NdPrCe Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu144,2140,9140,1 (145) 150,4 152,0 157,3 158,9 162,5 164,9 167,3 168,9 173,0 175,0

605958 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

Ac(227)

89UPaTh Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

238,0231,0232,0 (237) (244) (243) (247) (247) (251) (252) (257) (258) (259) (262)

929190 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

LANTANOIDES

ACTINOIDES

Série dosactinoidesFr

(223)

87 89 a 103

Cs132,9 Série dos

lantanoides

55

Ra(226)

88

Ba137,3

56

Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg(265) (268) (271) (272) (277) (276)

104 105 106 107 108 109 110 111

Hf Ta W Re Os Ir Pt Au178,5 180,9 183,8 186,2 190,2 192,2 195,1 197,0

72 73 74 75 76 77 78 7957 a 71

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag85,5 87,6 88,9 91,2 92,9 96,0 (98) 101,1 102,9 106,4 107,9

37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47

Mg24,3

Na23,0

11Aℓ27,0

1312

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu39,1 40,1 45,0 47,9 50,9 52,0 54,9 55,8 58,9 58,7 63,52

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Li Be6,9 9,0

3 4B

Si

Ge As

Sb Te

Po

10,8

28,1

72,6 74,9

121,8 127,6

209,0

5

H1,0

1

C N O F

P S Cℓ

Se Br

I

At

12,0 14,0 16,0 19,0

31,0 32,1 35,5

79,0 79,9

126,9

210,0

6 7 8 9

15 16 17

34 35

53

85

14

32 33

51 52

84

ELEMENTOS DE TRANSIÇÃO

11A

22A

33B

44B

55B

66B

77B

88B

98B

108B

111B

122B

133A

144A

155A

166A

177A

188A (ou zero)

(281) (282)

He

Ne

Ar

Kr

Xe

Rn

4,0

20,2

39,9

83,8

131,3

222,0

2

10

18

36

54

86

Hg Tℓ Pb Bi200,6 204,4 207,2 209,0

80 81 82 83

Cd In Sn112,4 114,8 118,7

48 49 50

Zn Ga65,4 69,7

30 31

Cn112

(285)

Lv(294)

Ts(294)

117116

Og(294)

118FℓNh Mc

(285) (289) (289)

Lantânio NeodímioPraseodímioCério Promécio Samário Európio Gadolínio Térbio Disprósio Hôlmio Érbio Túlio Itérbio Lutécio

Actínio UrânioProtactínioTório Neptúnio Plutônio Amerício Cúrio Berquélio Califórnio Einstênio Férmio Mendelévio Nobélio Laurêncio

Ac - LrFrâncio

Césio La - Lu

Rádio

Bário

Rutherfórdio Dúbnio Seabórgio Bóhrio Hássio Meitnério Darmstádtio Roentgênio

Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Irídio Platina Ouro

Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata

MagnésioSódio Alumínio

Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Crômio Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre

Lítio Berílio Boro

Silício

Germânio Arsênio

Antimônio Telúrio

Polônio

Hidrogênio

Carbono Nitrogênio Oxigênio Flúor

Fósforo Enxofre Cloro

Selênio Bromo

Iodo

Astato

Hélio

Neônio

Argônio

Criptônio

Xenônio

RadônioMercúrio Tálio Chumbo Bismuto

Cádmio Índio Estanho

Zinco Gálio

Copernício Livermório Tennesso OganessônioNihônio Fleróvio Moscóvio113 114 115

Massa atômicaaproximada

Nome do elemento

Símbolo

Número atômico

Elétronsnas camadas

*( ) massa atômica do isótopo mais estável

Estado físico nas CNTP: sólido, líquido ou gasoso.

Outrascaracterísticas:

artificial ouradioativo

1

2

3

4

5

6

7

Grupos

Perío

dos

3 5

28

1818

92

28

1822

82

28

1821

82

28

1819

92

28

1823

82

28

1824

82

28

1825

82

28

1825

92

28

1827

82

28

1828

82

28

1829

82

28

1830

82

28

1831

82

28

1832

82

28

1832

92

28

183218

92

28

183221

92

28

183220

92

28

18321810

2

28

183222

92

28

183224

82

28

183225

82

28

183225

92

28

183227

82

28

183228

82

28

183229

82

28

183230

82

28

183231

82

28

183232

82

28

183232

92

28

183218

81

28

1818

81

28

183218

82

28

1818

82

28

18323210

2

28

18323211

2

28

18323212

2

28

18323213

2

28

18323214

2

28

18323215

2

28

18323217

1

28

18323218

1

28

183210

2

28

183211

2

28

183212

2

28

183213

2

28

183214

2

28

183215

2

28

183217

1

28

183218

1

28

1881

28

1882

28

1892

28

1810

2

28

1812

1

28

1813

1

28

1814

1

28

1815

1

28

1816

1

28

1818

28

1818

1

282

281

283

2881

2882

2892

810

2

28

112

28

131

28

132

28

142

28

152

28

162

28

181

21

22

23

284

28

184

28

185

28

1818

5

28

1818

6

28

183218

6

1

24

25

26

27

285

286

287

28

186

28

187

28

1818

7

28

183218

7

2

28

288

28

188

28

1818

8

28

183218

8

28

183218

2

28

183218

3

28

183218

4

28

183218

5

28

1818

2

28

1818

3

28

1818

4

28

182

28

183

28

18323218

2

28

18323218

6

28

183232

7

28

18323218

8

28

18323218

28

18323218

4

28

18323218 18

LEGENDA:

METAIS NÃO METAIS GASES NOBRESHIDROGÊNIO

Os metais foram os primeiros elementos isolados pelo homem por meio de técnicas ex-

perimentais e têm a propriedade de formar cátions, ou seja, de perder elétrons. O alumínio,

o ferro, o ouro, a prata e o cobre são exemplos de metais.

Embora seja o grupo com maior quantidade de representan-

tes na tabela periódica (incluindo os lantanoides e os actinoides),

os metais não são os elementos mais abundantes no Universo, mas

são essenciais para a manutenção da vida. Em quantidades baixas,

alguns correspondendo a níveis traços, também estão presentes

nos organismos vivos.

níveis traços: termo utilizado para descrever quantidades

muito baixas de um elemento ou substância quando comparado à composição geral presente em determinada amostra.

66

©Shutterstock/Billion Photos

O cobre é utilizado em fios para cabos e conectores.

©Shutterstock/Matee Nuserm

O alumínio é convertido em chapas que podem ser usadas para os mais diferentes fins, desde

latas de refrigerante até portas e janelas.

Ciências

O que diferencia os metais dos demais elementos são suas

características. Entre as principais, destacam-se:

brilho característico – apresentam brilho metálico quando

polidos;

boa condutibilidade térmica e elétrica – são bons condutores

de calor e eletricidade;

estado físico próprio – são sólidos à temperatura ambiente

(exceto o mercúrio, que é líquido);

©S

hu

tte

rsto

ck/A

lex

ey

V

Sm

irn

ov

©Shutterstock/Ivanenko.Pro

O alumínio pode ser usado para a fabricação de panelas.

O mercúrio é o único metal no estado líquido à temperatura ambiente.

©Shutterstock/Algirdas Gelazius

Tubos de cobre são usados na construção civil em instalações de água e de gás.

dúcteis e maleáveis – podem ser transformados em fios e lâminas, respectivamente.

©S

hu

tte

rsto

ck/M

r.

Cla

ret

Re

d

Um anel de prata e um de ouro

67

© Shutterstock/NPeter

Não metais

Os elementos químicos classificados como não metais (ou ametais) recebem esse nome

porque apresentam características opostas às dos metais. Em geral, são encontrados em

grande quantidade na crosta terrestre.

Estas são as suas principais características:

não têm brilho;

não conduzem calor e eletricidade (com exceção do carbono);

podem ser encontrados nos três estados da matéria – sólido, líquido e gasoso;

não são dúcteis nem maleáveis;

têm a característica de formar ânions, ou seja, tendem a receber elétrons.

Hidrogênio

O hidrogênio é considerado um elemento à parte na tabela periódica,

pois não tem propriedades comuns às demais classificações dos elemen-

tos químicos. Apesar de não apresentar características semelhantes às

de nenhum grupo específico da tabela periódica, é comumente inse-

rido no grupo 1, pois tem apenas um elétron de valência. À tempe-

ratura ambiente, é um gás muito leve e inflamável. Ele é bastante

reativo, ou seja, reage praticamente com todos os elementos da ta-

bela e, consequentemente, produz uma infinidade de compostos.

Suas propriedades são parecidas com as dos não metais, pois é um

gás e é isolante, mas assim como os metais, tende a formar cátions.

Md(258) 2

8183231

82

Mendelévio101

La138,9

57NdPrCe Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu144,2140,9140,1 (145) 150,4 152,0 157,3 158,9 162,5 164,9 167,3 168,9 173,0 175,0

605958 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

Ac(227)

89UPaTh Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

238,0231,0232,0 (237) (244) (243) (247) (247) (251) (252) (257) (258) (259) (262)

929190 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

LANTANOIDES

ACTINOIDES

Série dosactinoidesFr

(223)

87 89 a 103

Cs132,9 Série dos

lantanoides

55

Ra(226)

88

Ba137,3

56

Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg(265) (268) (271) (272) (277) (276)

104 105 106 107 108 109 110 111

Hf Ta W Re Os Ir Pt Au178,5 180,9 183,8 186,2 190,2 192,2 195,1 197,0

72 73 74 75 76 77 78 7957 a 71

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag85,5 87,6 88,9 91,2 92,9 96,0 (98) 101,1 102,9 106,4 107,9

37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47

Mg24,3

Na23,0

11Aℓ27,0

1312

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu39,1 40,1 45,0 47,9 50,9 52,0 54,9 55,8 58,9 58,7 63,52

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Li Be6,9 9,0

3 4B

Si

Ge As

Sb Te

Po

10,8

28,1

72,6 74,9

121,8 127,6

209,0

5

H1,0

1

C N O F

P S Cℓ

Se Br

I

At

12,0 14,0 16,0 19,0

31,0 32,1 35,5

79,0 79,9

126,9

210,0

6 7 8 9

15 16 17

34 35

53

85

14

32 33

51 52

84

ELEMENTOS DE TRANSIÇÃO

11A

22A

33B

44B

55B

66B

77B

88B

98B

108B

111B

122B

133A

144A

155A

166A

177A

188A (ou zero)

(281) (282)

He

Ne

Ar

Kr

Xe

Rn

4,0

20,2

39,9

83,8

131,3

222,0

2

10

18

36

54

86

Hg Tℓ Pb Bi200,6 204,4 207,2 209,0

80 81 82 83

Cd In Sn112,4 114,8 118,7

48 49 50

Zn Ga65,4 69,7

30 31

Cn112

(285)

Lv(294)

Ts(294)

117116

Og(294)

118FℓNh Mc

(285) (289) (289)

Lantânio NeodímioPraseodímioCério Promécio Samário Európio Gadolínio Térbio Disprósio Hôlmio Érbio Túlio Itérbio Lutécio

Actínio UrânioProtactínioTório Neptúnio Plutônio Amerício Cúrio Berquélio Califórnio Einstênio Férmio Mendelévio Nobélio Laurêncio

Ac - LrFrâncio

Césio La - Lu

Rádio

Bário

Rutherfórdio Dúbnio Seabórgio Bóhrio Hássio Meitnério Darmstádtio Roentgênio

Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Irídio Platina Ouro

Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata

MagnésioSódio Alumínio

Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Crômio Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre

Lítio Berílio Boro

Silício

Germânio Arsênio

Antimônio Telúrio

Polônio

Hidrogênio

Carbono Nitrogênio Oxigênio Flúor

Fósforo Enxofre Cloro

Selênio Bromo

Iodo

Astato

Hélio

Neônio

Argônio

Criptônio

Xenônio

RadônioMercúrio Tálio Chumbo Bismuto

Cádmio Índio Estanho

Zinco Gálio

Copernício Livermório Tennesso OganessônioNihônio Fleróvio Moscóvio113 114 115

Massa atômicaaproximada

Nome do elemento

Símbolo

Número atômico

Elétronsnas camadas

*( ) massa atômica do isótopo mais estável

Estado físico nas CNTP: sólido, líquido ou gasoso.

Outrascaracterísticas:

artificial ouradioativo

1

2

3

4

5

6

7

Grupos

Perío

dos

3 5

28

1818

92

28

1822

82

28

1821

82

28

1819

92

28

1823

82

28

1824

82

28

1825

82

28

1825

92

28

1827

82

28

1828

82

28

1829

82

28

1830

82

28

1831

82

28

1832

82

28

1832

92

28

183218

92

28

183221

92

28

183220

92

28

18321810

2

28

183222

92

28

183224

82

28

183225

82

28

183225

92

28

183227

82

28

183228

82

28

183229

82

28

183230

82

28

183231

82

28

183232

82

28

183232

92

28

183218

81

28

1818

81

28

183218

82

28

1818

82

28

18323210

2

28

18323211

2

28

18323212

2

28

18323213

2

28

18323214

2

28

18323215

2

28

18323217

1

28

18323218

1

28

183210

2

28

183211

2

28

183212

2

28

183213

2

28

183214

2

28

183215

2

28

183217

1

28

183218

1

28

1881

28

1882

28

1892

28

1810

2

28

1812

1

28

1813

1

28

1814

1

28

1815

1

28

1816

1

28

1818

28

1818

1

282

281

283

2881

2882

2892

810

2

28

112

28

131

28

132

28

142

28

152

28

162

28

181

21

22

23

284

28

184

28

185

28

1818

5

28

1818

6

28

183218

6

1

24

25

26

27

285

286

287

28

186

28

187

28

1818

7

28

183218

7

2

28

288

28

188

28

1818

8

28

183218

8

28

183218

2

28

183218

3

28

183218

4

28

183218

5

28

1818

2

28

1818

3

28

1818

4

28

182

28

183

28

18323218

2

28

18323218

6

28

183232

7

28

18323218

8

28

18323218

28

18323218

4

28

18323218 18

LEGENDA:

METAIS NÃO METAIS GASES NOBRESHIDROGÊNIO

A água, essencial para a vida na Terra, é a principal fonte de hidrogênio.

68

Ciências

curiosidade?

Para que o nosso organismo funcione perfeita-

mente por meio de uma série de reações químicas,

além da energia adquirida pela alimentação, é neces-

sário um equilíbrio entre os elementos químicos. Para

uma vida saudável, 14 desses elementos – conheci-

dos popularmente como sais minerais – devem estar

presentes em nossa alimentação.

O quadro a seguir apresenta alguns desses ele-

mentos, suas funções e fontes de obtenção.

Elemento Funções principais Fontes de obtenção

Iodo Garante o funcionamento da glândula tireóidea. Frutos do mar e sal de cozinha iodado.

SódioTransmite o impulso nervoso e atua nos processos de contrações musculares e absorção de nutrientes pelas células.

Sal de cozinha.

MagnésioAjuda na contração muscular e no metabolismo energético e combate o estresse e os sintomas da tensão pré-menstrual.

Banana, cereais integrais, sementes de girassol, maçã, lentilha, tofu, limão, mel e

atum.

Zinco

É importante para a função neurológica e para

a reprodução, ajuda na respiração dos tecidos

e participa no metabolismo das proteínas e carboidratos.

Alimentos ricos em proteínas, como carnes vermelhas, frango

e peixe.

CálcioPrevine raquitismo, osteoporose, unhas fracas e queda de cabelo, reduz o colesterol e melhora a

hipertensão arterial.

Derivados do leite de vaca e de soja e folhas verde-escuras,

como espinafre, brócolis e

agrião.

Ferro

Além de ser um antioxidante, atua no

transporte de oxigênio para todas as células

e de elétrons para a produção de energia e síntese de DNA.

Carnes vermelhas, feijão e

alimentos ricos em vitamina C.

©S

hu

tte

rsto

ck/M

ed

er

Lo

ran

t

69

Gases nobres

Os elementos do último grupo da tabela (grupo 18) são conhecidos como gases nobres.

Recebem essa denominação por serem todos gases e apresentarem estabilidade química,

sua principal característica. Dificilmente podem ser combinados entre si ou com outros ele-

mentos químicos. Isso acontece apenas em condições laboratoriais específicas.

Os únicos gases nobres com os quais os cientistas ainda não conseguiram produzir subs-

tâncias estáveis em laboratório são o hélio (He) e o neônio (Ne).

Md(258) 2

8183231

82

Mendelévio101

La138,9

57NdPrCe Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu144,2140,9140,1 (145) 150,4 152,0 157,3 158,9 162,5 164,9 167,3 168,9 173,0 175,0

605958 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

Ac(227)

89UPaTh Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

238,0231,0232,0 (237) (244) (243) (247) (247) (251) (252) (257) (258) (259) (262)

929190 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

LANTANOIDES

ACTINOIDES

Série dosactinoidesFr

(223)

87 89 a 103

Cs132,9 Série dos

lantanoides

55

Ra(226)

88

Ba137,3

56

Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg(265) (268) (271) (272) (277) (276)

104 105 106 107 108 109 110 111

Hf Ta W Re Os Ir Pt Au178,5 180,9 183,8 186,2 190,2 192,2 195,1 197,0

72 73 74 75 76 77 78 7957 a 71

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag85,5 87,6 88,9 91,2 92,9 96,0 (98) 101,1 102,9 106,4 107,9

37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47

Mg24,3

Na23,0

11Aℓ27,0

1312

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu39,1 40,1 45,0 47,9 50,9 52,0 54,9 55,8 58,9 58,7 63,52

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Li Be6,9 9,0

3 4B

Si

Ge As

Sb Te

Po

10,8

28,1

72,6 74,9

121,8 127,6

209,0

5

H1,0

1

C N O F

P S Cℓ

Se Br

I

At

12,0 14,0 16,0 19,0

31,0 32,1 35,5

79,0 79,9

126,9

210,0

6 7 8 9

15 16 17

34 35

53

85

14

32 33

51 52

84

ELEMENTOS DE TRANSIÇÃO

11A

22A

33B

44B

55B

66B

77B

88B

98B

108B

111B

122B

133A

144A

155A

166A

177A

188A (ou zero)

(281) (282)

He

Ne

Ar

Kr

Xe

Rn

4,0

20,2

39,9

83,8

131,3

222,0

2

10

18

36

54

86

Hg Tℓ Pb Bi200,6 204,4 207,2 209,0

80 81 82 83

Cd In Sn112,4 114,8 118,7

48 49 50

Zn Ga65,4 69,7

30 31

Cn112

(285)

Lv(294)

Ts(294)

117116

Og(294)

118FℓNh Mc

(285) (289) (289)

Lantânio NeodímioPraseodímioCério Promécio Samário Európio Gadolínio Térbio Disprósio Hôlmio Érbio Túlio Itérbio Lutécio

Actínio UrânioProtactínioTório Neptúnio Plutônio Amerício Cúrio Berquélio Califórnio Einstênio Férmio Mendelévio Nobélio Laurêncio

Ac - LrFrâncio

Césio La - Lu

Rádio

Bário

Rutherfórdio Dúbnio Seabórgio Bóhrio Hássio Meitnério Darmstádtio Roentgênio

Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Irídio Platina Ouro

Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata

MagnésioSódio Alumínio

Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Crômio Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre

Lítio Berílio Boro

Silício

Germânio Arsênio

Antimônio Telúrio

Polônio

Hidrogênio

Carbono Nitrogênio Oxigênio Flúor

Fósforo Enxofre Cloro

Selênio Bromo

Iodo

Astato

Hélio

Neônio

Argônio

Criptônio

Xenônio

RadônioMercúrio Tálio Chumbo Bismuto

Cádmio Índio Estanho

Zinco Gálio

Copernício Livermório Tennesso OganessônioNihônio Fleróvio Moscóvio113 114 115

Massa atômicaaproximada

Nome do elemento

Símbolo

Número atômico

Elétronsnas camadas

*( ) massa atômica do isótopo mais estável

Estado físico nas CNTP: sólido, líquido ou gasoso.

Outrascaracterísticas:

artificial ouradioativo

1

2

3

4

5

6

7

Grupos

Perío

dos

3 5

28

1818

92

28

1822

82

28

1821

82

28

1819

92

28

1823

82

28

1824

82

28

1825

82

28

1825

92

28

1827

82

28

1828

82

28

1829

82

28

1830

82

28

1831

82

28

1832

82

28

1832

92

28

183218

92

28

183221

92

28

183220

92

28

18321810

2

28

183222

92

28

183224

82

28

183225

82

28

183225

92

28

183227

82

28

183228

82

28

183229

82

28

183230

82

28

183231

82

28

183232

82

28

183232

92

28

183218

81

28

1818

81

28

183218

82

28

1818

82

28

18323210

2

28

18323211

2

28

18323212

2

28

18323213

2

28

18323214

2

28

18323215

2

28

18323217

1

28

18323218

1

28

183210

2

28

183211

2

28

183212

2

28

183213

2

28

183214

2

28

183215

2

28

183217

1

28

183218

1

28

1881

28

1882

28

1892

28

1810

2

28

1812

1

28

1813

1

28

1814

1

28

1815

1

28

1816

1

28

1818

28

1818

1

282

281

283

2881

2882

2892

810

2

28

112

28

131

28

132

28

142

28

152

28

162

28

181

21

22

23

284

28

184

28

185

28

1818

5

28

1818

6

28

183218

6

1

24

25

26

27

285

286

287

28

186

28

187

28

1818

7

28

183218

7

2

28

288

28

188

28

1818

8

28

183218

8

28

183218

2

28

183218

3

28

183218

4

28

183218

5

28

1818

2

28

1818

3

28

1818

4

28

182

28

183

28

18323218

2

28

18323218

6

28

183232

7

28

18323218

8

28

18323218

28

18323218

4

28

18323218 18

LEGENDA:

METAIS NÃO METAIS GASES NOBRESHIDROGÊNIO

curiosidade?

O oganessônio é um gás nobre “especial” por várias razões. A

primeira situação que o torna muito especial é o fato de ser o úl-

timo elemento da tabela periódica, ou seja, completa a última fi-

leira da tabela inicialmente proposta por Mendeleiev. Outro fato

interessante é que corresponde ao segundo elemento cujo nome

foi dado em homenagem a um cientista vivo – Yuri Tsolakovich

Oganessian (1933).

O primeiro elemento químico que recebeu o nome de um cientista vivo foi o Seabórgio

(106Sb), em homenagem e Glenn Theodore Seaborg (1912-1999), que descobriu o

plutônio e vários outros elementos.

70

Ciências

atividades

1 Consulte a tabela periódica e localize o grupo e o período dos elementos químicos a seguir. Depois, classifique cada um em: representativo ou de transição e em metal, não metal ou gás nobre.

a) Potássio

b) Sr

c) Z = 9

d) Mn

e) Sb

f) Z = 36

g) Arsênio

h) Ag

i) Mercúrio

j) Z = 89

2 Observe a localização dos elementos genericamente representados na tabela periódica a seguir e complete o quadro com as informações necessárias.

A

I D

C

B H

E

G

F

Elemento Grupo PeríodoNúmero de camadas

eletrônicasNúmero de elétrons na camada

mais externa

A

B

C

D

E

F

G

H

I

71

3 De acordo com as distribuições eletrônicas dos elementos químicos I, II, III e IV, identifique a que grupo e período da tabela periódica pertence cada um.

I. K = 2 L = 8 M = 2

II. K = 2 L = 8 M = 18 N = 8 O = 1

III. K = 2 L = 8 M = 18 N = 8

IV. K = 2 L = 8 M = 18 N = 7

I:

II:

III:

IV:

4 Com base na distribuição eletrônica em camadas, indique, no esboço da tabela periódica apresen-tado na sequência, a posição dos elementos genéricos do quadro a seguir.

Elemento Distribuição dos elétrons em camadas

Z K = 2 L = 8 M = 8 N = 1

Y K = 2 L = 8 M = 18 N = 18 O = 4

X K = 2 L = 8 M = 5

W K = 2 L = 8 M = 18 N = 8

V K = 2 L = 7

U K = 2 L = 2

T K = 2

S K = 2 L = 3

R K = 2 L = 8 M = 18 N = 32 O = 18 P = 6

72

Ciências

5 (UFU – MG) No início do século XIX, com a descoberta e o isolamento de diversos elementos químicos, tornou-se necessário classificá-los racionalmente, para a realização de estudos sistemáticos. Muitas con-tribuições foram somadas até se chegar à atual classificação periódica dos elementos químicos.

Em relação à classificação periódica atual, responda:

a) Como os elementos estão listados, sequencialmente, na tabela periódica?

b) Indique o número do grupo da tabela periódica que representa um:

Halogênio:

Metal alcalino:

Gás nobre:

Calcogênio:

Metal alcalinoterroso:

6 O alumínio é um metal branco, brilhante, leve, dúctil e maleável. É encontrado em abundância na natureza na forma de silicatos. Sabendo que o número atômico desse elemento é 13, represente sua distribuição eletrônica em camadas e indique sua localização na tabela periódica – período e grupo.

Distribuição eletrônica:

Localização:

7 O cloro (17

-

2). Com relação a esse elemento químico, responda aos itens

propostos.

a) Indique sua distribuição eletrônica em camadas.

b) Determine o grupo e o período a que ele pertence na tabela periódica.

c) Classifique-o em metal, não metal ou gás nobre.

d) Ele tem a característica de receber elétron (formar ânion) ou de perder elétron (formar cátion)? Justifique sua resposta.

73

Quais os impactos ambientais dos metais

pesados presentes nos eletrônicos?

Sabe o que computadores, impressoras, scanners, telefones e celula-

res têm em comum? Além de serem úteis para a sociedade atual, todos

esses aparelhos possuem metais pesados em sua composição. Elemen-

tos como mercúrio, cádmio e chumbo podem causar diversos impactos

ambientais e para a saúde humana se o descarte de equipamentos ele-

trônicos for feito de forma incorreta.

O mercúrio, metal pesado que deteriora o sistema nervoso, causa perturbações motoras

e sensitivas, tremores e demência, está presente em televisores de tubo, monitores, pilhas e

baterias, lâmpadas e no computador. O chumbo, que compõe celulares, monitores, televisores

e computadores, causa alterações genéticas, ataca o sistema nervoso, a medula óssea e os rins,

além de causar câncer. O cádmio, presente nos mesmos aparelhos que o chumbo, causa cân-

cer de pulmão e de próstata, anemia e osteoporose.

O berílio é um metal pesado componente de celulares e computadores e causa câncer de

pulmão. [...]

A geração de lixo eletrônico cresce cada vez mais e a maior parte desses resíduos poderia

ser utilizada novamente ou ser reciclada, mas o destino acaba sendo o pior possível: os aterros

sanitários e lixões – ou pior: o meio ambiente.

CERRI, Alberto. Quais os impactos ambientais dos metais pesados presentes nos eletrônicos? Disponível em: <https://www.ecycle.com.br/428-metais-pesados-impactos>. Acesso em: 11 jun. 2019.

Sobre o lixo eletrônico (e-lixo), responda às questões propostas.

a) Como é a coleta desse tipo de lixo na sua cidade?

b) Qual destinação é dada para esse lixo em sua casa?

c) Quais os principais metais presentes nesse lixo que podem ser reciclados?

d) Quais os principais aspectos sociais e econômicos envolvidos na coleta e destinação do e-lixo?

conectado

©S

hu

tte

rsto

ck/F

ree

Pro

d3

3

Lixo eletrônico

74

Ciências

1 (IFCE) Ao longo da história da humanidade, muitos cientistas se envolveram na tentativa de explicar do que a matéria era formada. Desse modo, muitos modelos foram sendo sugeridos, na tentativa de solucionar essa questão. O modelo da estrutura atômica formulado por Rutherford apresentou como novidade a noção de

a) núcleo

b) massa atômica

c) energia

d) níveis de energia

e) nêutron

2 (OBQJr) As lâmpadas de néon são usadas para diferentes propósitos. Para fabricá-las, retira-se todo o ar de um tubo de vidro e enche com gás néon, a baixa pressão. Ao aplicar uma corrente elétrica entre os dois eletrodos fechados dentro do tubo, ela flui através do gás e se forma uma banda lu-minosa. Um modelo atômico que auxilia a compreender esse tipo de fenômeno foi proposto por

a) Dalton

b) Leucipo

c) Rutherford-Bohr

d) Thomson

3 (PUC Minas – MG) Os interruptores brilham no escuro graças a uma substância chamada sulfeto de zinco (ZnS), que tem a propriedade de emitir um brilho amarelo esverdeado depois de exposta à luz. O sulfeto de zinco é um composto fosforescente. Ao absorverem partículas luminosas, os elétrons são estimulados e afastados para longe do núcleo. Quando você desliga o interruptor, o estímulo acaba e os elétrons retornam, aos poucos, para seus lugares de origem, liberando o seu excesso de energia na forma de fótons. Daí a luminescência.

(Texto adaptado do artigo de aplicações da fluorescência e fosforescência, de Daniela Freitas)

A partir das informações do texto, pode-se concluir que o melhor modelo atômico que representa o funcionamento dos interruptores no escuro é o de:

a) Rutherford

b) Bohr

c) Thomson

d) Heisenberg

4 (CEFET – GO) Julgue os itens a seguir, relacionados ao átomo, e assinale a opção INCORRETA:

a) No átomo em estado fundamental, o número de prótons é igual ao número de nêutrons.

b) Os átomos que possuem o mesmo número de prótons e de elétrons são eletricamente neutros.

c) O número de prótons de um átomo é denominado número atômico.

d) No modelo atômico de Dalton, o átomo é uma partícula maciça e indivisível.

e) Os átomos 40

22A e 44

26B são isótonos.

5 (OBQJr) O hélio-3 é um isótopo não radioativo do hélio (configuração eletrônica: 1s2). Usado na fusão nuclear, ele é considerado um combustível ideal por ser potente, não poluente e pela sua

baixíssima geração de resíduos radioativos. Por causa de sua escassez na Terra, mas abundante na Lua, alguns países têm se interessado em construir uma base nesse satélite, para extraí-lo em escala industrial. O procedimento envolveria o aquecimento do solo lunar, fazendo-o escapar das rochas, seguindo-se pela utilização de outro processo para poder coletá-lo.

Adaptado de http://noticias.uol.com.br/

Uma característica dos núcleos de cada átomo do combustível citado no texto acima é a presença de:

a) dois prótons e um nêutron.

b) três prótons e um nêutron.

c) dois prótons e três nêutrons.

d) três prótons e dois nêutrons.

o que já conquistei

75

6 (UTFPR) Assinale a alternativa correta.

Átomos de um elemento químico formam cátions quando:

a) perdem elétrons do núcleo.

b) perdem elétrons na eletrosfera.

c) têm prótons e nêutrons no núcleo.

d) perdem prótons da eletrosfera.

e) estão eletricamente neutros.

7 (UERJ) Há cem anos, foi anunciada ao mundo inteiro a descoberta do elétron, o que provocou uma verdadeira “revolução” na ciência. Essa descoberta proporcionou à humanidade, mais tarde, a fa-bricação de aparelhos eletroeletrônicos, que utilizam inúmeras fiações de cobre. A alternativa que indica corretamente o número de elétrons contido na espécie química

29Cu2+ é:

a) 25 b) 27 c) 31 d) 33

8 (UFPB) O espetáculo de cores que é visualizado quando fogos de artifício são detonados deve-se à presença de elementos químicos adicionados à pólvora. Por exemplo, a cor amarela é devido ao só-dio; a vermelha, ao estrôncio e ao cálcio; a azul, ao cobre; a verde, ao bário; e a violeta, ao potássio.

Sobre os elementos químicos mencionados no texto, é correto afirmar:

a) O sódio e o cálcio são metais alcalinos.

b) O estrôncio e o bário são metais alcalinoterrosos.

c) O potássio e o bário são metais alcalinoterrosos.

d) O cálcio é metal alcalino, e o cobre é metal de transição.

e) O cobre é metal de transição, e o potássio é metal alcalinoterroso.

9 (CEFET – MG) O segundo elemento mais abundante em massa na crosta terrestre possui a seguinte configuração eletrônica no estado fundamental:

Nível 1: completo Nível 2: completo Nível 3: 4 elétrons

O elemento correspondente a essa configuração é o:

a) nitrogênio b) alumínio c) oxigênio d) silício

10 (UERS) O cálcio é um importante elemento na constituição óssea dos seres vivos. Com relação ao cálcio, pode-se afirmar que seu átomo apresenta:

a) 3 camadas eletrônicas e apenas 1 elétron na última camada e pertence ao grupo dos metais alcalinos.

b) 3 camadas eletrônicas e 3 elétrons na última camada e pertence ao grupo dos metais de transição.

c) 3 camadas eletrônicas e 2 elétrons na última camada e pertence ao grupo dos metais alcalinos.

d) 4 camadas eletrônicas e 2 elétrons na última camada e pertence ao grupo dos metais alcalino-terrosos.

e) 4 camadas eletrônicas e apenas 1 elétron na última camada e pertence ao grupo dos não metais.

11 (UEA – AM) O tântalo (Ta), elemento químico empregado na fabricação de pesos de balanças e fer-ramentas de corte, faz parte da lista de elementos raros encontrados no nosso planeta.

A respeito desse elemento, assinale a afirmativa correta:

a) É um não metal localizado no sexto período da classificação periódica.

b) É um metal localizado no grupo 13 da classificação periódica.

c) É um elemento de transição externa com propriedades químicas similares às do nióbio (Nb).

d) Pertence à série dos lantanoides.

e) É um elemento representativo com propriedades químicas similares às do bário (Ba).

76