Unidade I

QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA

Prof. Luiz Carlos Martins das Neves

Definição de átomo

Todas as substâncias são formadas de pequenas partículas chamadas átomos. Para se ter uma ideia, eles são tão pequenos que uma cabeça de alfinete pode conter 60 milhões deles.

Interior do átomo

Núcleo

prótons (p) (carga +)

nêutrons (n) (sem carga)

Eletrosfera elétrons (é) (carga (-), distribuídos em 7 camadas ou níveis energéticos. Cada camada pode conter um número de elétrons fixado em 8 elétrons por camada.

O átomo

O modelo de Bohr (1913)

Notação química do átomo

Número Atômico ( Z ): quantidade de prótons. Z = p = e

Número de Massa ( A ): a soma das partículas que constitui o átomo.

A = Z + p + e A = Z + n

Representação de um átomo:

Íons

Definição: íon é o átomo que perdeu ou ganhou elétrons.

Classificação:

Cátion (+): átomo que perdeu elétrons.

Ex: 11Na23 cátion Na+1

Ânion (-): átomo que ganhou elétrons.

Ex: 17Cl35 ânion Cl -1

Isótopos

São átomos com o mesmo número de prótons.

Exemplos:

6C12 e 6C14 8O15 e 8O16

Somente os isótopos de hidrogênio, recebem nomes especiais.

1H11H2

1H3

Hidrogênio Deutério Trítio

99,98% 0,02% 10-7 %

Isóbaros e isótonos

Isóbaros: são átomos com o mesmo número de massa

Ex: 18Ar40 e 20Ca40

Isótonos: são átomos com o mesmo número de nêutrons

Ex: 15P31 e 16S32

Isoeletrônicos

Existem ainda as chamadas espécies isoeletrônicas, que possuem o mesmo número de elétrons.

Exemplo:

1123Na(+1) perdeu 1 é = 10 elétrons

816O (-2) ganhou 2 é = 10 elétrons

919F (-1) ganhou 1 é = 10 elétrons

Níveis de energia

são conhecidos sete níveis de energia ou camadas.

CAMADA Nº DA CAMADA

K 1

L 2

M 3

N 4

O 5

P 6

Q 7

Subníveis de energia

existe uma ordem crescente de energia nos subníveis;

os elétrons de um mesmo subnível contêm a mesma quantidade de energia;

os elétrons se distribuem pela eletrosfera ocupando o subnível de menor energia disponível.

4 subníveis s p d f

Máximo de elétrons

2 6 10 14

Diagrama de Linus Pauling

O preenchimento da eletrosfera pelos elétrons em subníveis obedece à ordem crescente de energia definida pelo diagrama de Pauling:

Notação

1H : 1s1 quantidade de elétrons

subnível s

Nível 1 ( camada K )

Distribuição eletrônica ordem crescente de energia e geométrica

ferro 2656Fe

ordem

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 energética

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 geométrica

K L M N nível

2 8 14 2

Distribuição eletrônica para íon

Íon ferro 2656Fe+2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6

K L M nível

2 8 14

Interatividade

Dentre as substâncias utilizadas na fabricação de desodorantes, inclui-se o sulfato de alumínio hexahidratado, Al2(SO4)3.6H2O O. A configuração eletrônica correta do alumínio é: Dado: Al (Z=13), Ca (Z=20),H (Z=1), O (Z=16).

a)1s22s22p63s23p1

b)1s22s22p63s23p2

c)idêntica a do íon Ca2+

d)1s22s22p3

e)(1s22s22p6)2

Resposta

Dentre as substâncias utilizadas na fabricação de desodorantes, inclui-se o sulfato de alumínio hexahidratado, Al2(SO4)3.6H2O O. A configuração eletrônica correta do alumínio é: Dado: Al (Z=13), Ca (Z=20),H (Z=1), O (Z=16).

a)1s22s22p63s23p1

b)1s22s22p63s23p2

c)idêntica a do íon Ca2+

d)1s22s22p3

e)(1s22s22p6)2

Propriedades físicas e químicas

As propriedades físicas e químicas dos elementos, são funções periódicas de seus números atômicos.

Na tabela, os elementos estão arranjados horizontalmente, em sequência numérica, de acordo com seus números atômicos, resultando o aparecimento de sete linhas horizontais (ou períodos).      

Representação dos elementos químicos

Os elementos químicos são representados por letras maiúsculas ou uma letra maiúscula seguida de uma letra minúscula.

Os símbolos são de origem latina:

Português Latim Símbolo

sódio natrium Na

potássio Kalium K

enxofre sulphur S

Períodos ou séries

São as filas horizontais da tabela periódica.

São em número de 7 e indicam o número de níveis ou camadas preenchidas com elétrons.

PeríodoPeríodo

Famílias ou grupos

São as colunas verticais da Tabela Periódica.

Em um Grupo ou Família, encontram-se elementos com propriedades químicas semelhantes. Para os Elementos Representativos, o nº do Grupo representa o nº de elétrons da última camada (camada de valência).

Família

Família

Tabela periódica

Configuração dos elementos

Metais, ametais e gases nobres

: Hidrogênio 1 elemento

: Metais 84 elementos

: Ametais 11 elementos

: Semimetais 7 elementos

: Gases nobres 6 elementos

: Hidrogênio 1 elemento

: Metais 84 elementos

: Ametais 11 elementos

: Semimetais 7 elementos

: Gases nobres 6 elementos

Estrutura da tabela periódica

Existência dos Elementos:

Elementos Naturais: Z < 92

Elementos Artificiais: Z > 92

Classificação dos Elementos Artificiais:

EX: Elementos Cisurânicos: Tecnécio – Tc

H Cisurânicos U Transurânicos Mt

1 92 109

H Cisurânicos U Transurânicos Mt

1 92 109

Formação da tabela periódica

Sua estrutura é baseada na distribuição eletrônica dos elementos em ordem de número atômico.

sd

p

f

sd

p

f

Propriedades periódica

Eletronegatividade

Eletropositividade

Potencial de ionização

Raio atômico

Densidade

Eletronegatividade

É a capacidade que um átomo tem de atrair elétrons (ametais).

Varia da esquerda para a direita e de baixo para cima, excluindo-se os gases nobres.

Eletropositividade

É a capacidade que um átomo tem de perder elétrons (metais).

Varia da direita para a esquerda e de cima para baixo excluindo-se os gases nobres.

Potencial de ionização

É a energia necessária para arrancar um elétron de um átomo, no estado gasoso, transformando-o em um íon gasoso. Varia como a eletronegatividade e inclui os gases nobres. A segunda ionização requer maior energia que a primeira e, assim, sucessivamente.

Raio atômico

É a distância que vai do núcleo do átomo até o seu elétron mais externo. Inclui os gases nobres.

Densidade

É a razão entre a massa e o volume do elemento. Varia das extremidades para o centro e de cima para baixo.

Interatividade

Na tabela periódica os elementos estão ordenados em ordem crescente de:

a)Número de massa.

b)Massa atômica.

c)Número atômico.

d)Raio atômico.

e)Eletronegatividade.

Resposta

Na tabela periódica os elementos estão ordenados em ordem crescente de:

a)Número de massa.

b)Massa atômica.

c)Número atômico.

d)Raio atômico.

e)Eletronegatividade.

Número de oxidação (NOX)

O número de oxidação nos ajuda a entender como os elétrons estão distribuídos entre os átomos que participam de um composto iônico ou de uma molécula.

Nos compostos iônicos, o Nox corresponde à própria carga do íon. Essa carga equivale ao número de elétrons perdidos ou recebidos na formação do composto.

NOX nos compostos Iônicos

NOX nos Compostos Iônicos

Compostos Iônicos

Na+ Cl- Ca+2 O-2

Nox +1 -1 +2 -2

Nox para outros elementos

Existem regras para determinar o Nox .

Ex: Determinação do Nox do (P) no H3PO4

+ 3 + x +(-8)=0

x= +5

O Nox do fósforo (P) é +5

Ligação Iônica

Caracterizada pela transferência de elétrons.

Ocorre entre metal e ametal.

Ex: NaCl (cloreto de sódio)

Na (Z = 11) 1s2 2s2 2p6 3s1

Cl (Z = 17) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Para compostos iônicos poderemos obter a fórmula geral:

CxAy

Ligação covalente

Há um compartilhamento de elétrons, para que os átomos atinjam a quantidade de elétrons necessária em suas últimas camadas.

Cada um dos átomos envolvidos entra com um elétron para a formação de um par compartilhado, que a partir da formação passará a pertencer a ambos os átomos.

Ex: O2

Ligação covalente apolar

Átomos idênticos: molécula covalente não-polar ou apolar;

ocorre em ligações formadas por átomos de mesma eletronegatividade;

Ex: H2 - ligação simples

Ex: O2 – ligação dupla

Ex: N3 – ligação tripla

Ligação covalente polar

Átomos diferentes: molécula covalente polar.

ocorre em ligações formadas por átomos de diferentes eletronegatividades;

em torno do átomo mais eletronegativo se formará uma carga parcial negativa (δ-) e no átomo menos eletronegativo se formará uma carga parcial positiva (δ+);

Ex: HCl ( ácido clorídrico)

Ligação covalente dativa

Neste tipo de ligação, um dos átomos que já estiver com ultima camada completa, entra com os dois elétrons do par compartilhado.

Os elétrons do par passam a pertencer a ambos os átomos participantes, esta ligação é representada por uma seta que se origina no átomo doador.

Ex: SO2

Ligação metálica

A ligação metálica ocorre entre átomos de um mesmo metal ou entre átomos de metais diferentes (ligas).

Algumas das propriedades dos metais:

condutibilidade — são excelentes condutores de corrente elétrica e de calor;

maleabilidade — capacidade de produzir lâminas, chapas muito finas;

ductibilidade — capacidade de produzir fios.

Interatividade

Nos compostos covalentes os átomos dos elementos se ligam através de ligações simples, dupla ou triplas dependendo de suas configurações eletrônicas.Assim, é correto afirmar que as fórmulas estruturais das moléculas H2, N2, CO2 e F2, são:

a)H – H, N = N, O Ξ C – O, F – F.

b)H – H, N Ξ N, O Ξ C – O, F = F.

c)H – H, N Ξ N, O = C = O, F – F.

d)H – H, N Ξ N, O Ξ C – O, F – F.

e)H = H, N Ξ N, O = C = O, F = F.

Resposta

Nos compostos covalentes os átomos dos elementos se ligam através de ligações simples, dupla ou triplas dependendo de suas configurações eletrônicas. Assim, é correto afirmar que as fórmulas estruturais das moléculas H2, N2, CO2 e F2, são:

a)H – H, N = N, O Ξ C – O, F – F.

b)H – H, N Ξ N, O Ξ C – O, F = F.

c)H – H, N Ξ N, O = C = O, F – F.

d)H – H, N Ξ N, O Ξ C – O, F – F.

e)H = H, N Ξ N, O = C = O, F = F.

Ligações entre moléculas apolares (Van der Waals)

I. atração dipolo induzido ou forças de dispersão de London.

II. atração dipolo permanente.

III. ligação de hidrogênio.

Substâncias apolares estabelecem somente ligações intermoleculares I.

Substâncias polares sem ligações H - F, O - H e N - H estabelecem ligações intermoleculares I e II.

Substâncias polares com ligações H - F, O - H e N - H estabelecem ligações intermoleculares I e III.

Ligações intermoleculares

Quanto maior for o tamanho da molécula, mais fortes serão as forças de dispersão de London.

Quanto mais fortes forem as ligações intermoleculares, mais elevada será a temperatura de ebulição.

Polaridade e solubilidade

Polaridade e solubilidade:

"O semelhante dissolve o semelhante."

Substância polar dissolve substância polar e não dissolve ou dissolve pouca quantidade de substância apolar.

Substância apolar dissolve substância apolar e não dissolve ou dissolve pouca quantidade de substância polar.

Geometria molecular

As moléculas são formadas por átomos unidos por ligações covalentes.

A disposição espacial dos núcleos desses átomos irá determinar diferentes formas geométricas para as moléculas.

Toda molécula formada por dois átomos (diatômicas) será sempre linear, pois seus núcleos estarão obrigatoriamente alinhados.

Teoria da repulsão

Uma das maneiras mais simples para prever a geometria de moléculas que apresentam mais de dois átomos consiste na utilização da teoria da repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência.

Está baseada na ideia de que os pares eletrônicos ao redor de um átomo central, quer estejam ou não participando das ligações, comportam-se como nuvens eletrônicas que se repelem entre si, de forma a ficarem orientadas no espaço com a maior distância angular possível.

Representação da nuvem eletrônica

Representaremos cada par eletrônico (2 elétrons de valência) ao redor de um átomo central como uma nuvem eletrônica de formato ovalado.

Geometria molecular

A geometria molecular mostra como os núcleos dos átomos estão posicionados uns em relação aos outros.

ANGULARLINEAR

PIRAMIDAL

TRIGONAL PLANA TETRAÉDRICA

Moléculas diatômicas

Todas as moléculas diatômicas possuem Geometria Linear.

ácido clorídrico

ClH

nitrogênio

N N

Molécula do tipo AX2

Se o átomo central “A” possui um ou mais pares de elétrons disponíveis, a molécula é angular.

Se o átomo central “A” não possui par de elétrons disponíveis, a molécula é linear

ANGULAR LINEAR

OH OH OC

Molécula do tipo AX3

Se o átomo central “A” possui par de elétrons disponíveis a geometria é piramidal.

Se o átomo central “A” não possui par de elétrons disponíveis a geometria é trigonal plana.

PIRAMIDALTRIGONAL PLANA

Molécula do tipo AX4

TETRAÉDRICA

Interatividade

No hidrogênio líquido, as moléculas estão unidas por:

a)ligações covalentes.

b)pontes de hidrogênio.

c)forças de Van der Waals.

d)ligações iônicas.

e)ligações metálicas.

Resposta

No hidrogênio líquido, as moléculas estão unidas por:

a)ligações covalentes.

b)pontes de hidrogênio.

c)forças de Van der Waals.

d)ligações iônicas.

e)ligações metálicas.

ATÉ A PRÓXIMA!