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Unidade 2 – Reações Químicas

Ciências Físico-químicas - 8º ano de escolaridade

- Natureza corpuscular da matéria

- Estado gasoso

- Átomos e moléculas –dois tipos de corpúsculos das substâncias

- Substâncias elementares, substâncias compostas e misturas

- A linguagem dos químicos

- Iões – outros corpúsculos das substâncias

- As reações químicas como rearranjos de átomos

Unidade 2 – REAÇÕES QUÍMICAS

Ciências Físico-Químicas | 8º ano de escolaridade 2 Prof. Marília Silv a Soares

Objetivos

• Inferir sobre a natureza corpuscular da matéria a partir da experimentação.

• distinguir estados físicos da matéria em termos da agregação corpuscular.

•Interpretar qualitativamente as variações de pressão de um gás com o volume e a temperatura

em termos cinético-corpusculares.

•Distinguir os três tipos de corpúsculos constituintes das substâncias: átomos, moléculas e

iões.

•Compreender o significado da representação simbólica de elementos, substâncias

moleculares e substâncias iónicas.

•Interpretar as reações químicas como rearranjos de átomos.

•Compreender a representação de reações químicas por equações químicas.

•Reconhecer as informações fornecidas pelas equações químicas.



Natureza Corpuscular da matéria

Demócrito (460 a.C. - 370 a.C.)

Demócrito, filósofo grego, sugeriu que a matéria era constituída por

partículas de pequeníssimas dimensões indivisíveis que designou por

átomos( palavra grega que significa não divisível).

Na época não era possível provar que os átomos existiam devido à não

existência da tecnologia avançada de que hoje dispomos, e, por isso, a

teoria de Demócrito não tinha nenhum suporte experimental, tendo sido

abandonada por muitos anos, até aos inícios do séc. XIX, quando o

cientista inglês John Dalton conseguiu comprovar experimentalmente a

teoria de Demócrito.

John Dalton (1766-1844)

Teoria Corpuscular da matéria

•A matéria é constituída por pequenos corpúsculos.

•Entre os corpúsculos existem espaços vazios.

•Os corpúsculos estão em constante movimento.

•Quanto maior a temperatura, maior é a agitação dos corpúsculos.

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Natureza Corpuscular da matéria

O ar contido numa seringa tapada é facilmente comprimido quando empurras o êmbolo para a

frente.

Os corpúsculos das substâncias que formam o ar, inicialmente bastante separados uns dos outros,

vão ficando sucessivamente mais próximos à medida que empurras o êmbolo.

A mesma porção de ar passa a ocupar um espaço menor porque os corpúsculos , que não se

alteram, passam a ficar mis próximos uns dos outros.-



Estados Físicos, agregação e movimentos corpusculares

Sublimação

Condensação Solidificação

Sublimação

Fusão Vaporização




À temperatura ambiente existem materiais no estado sólido, no estado líquido e no estado gasoso.

A existência de materiais em diferentes estados físicos é explicada em termos de agregação corpuscular, ou seja, como

se encontram organizados os corpúsculos constituintes da matéria, que depende da forma como os corpúsculos

estabelecem forças de coesão mais ou menos intensas entre si.

A liberdade dos movimentos dos corpúsculos é tanto maior quanto menor for a intensidade das forças que se

estabelecem entre eles. Estas são menores nos gases, pelo que os corpúsculos apresentam uma maior liberdade de

movimentos.

sólido líquido gasoso

ARREFECIMENTO ARREFECIMENTO

AQUECIMENTO AQUECIMENTO

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Os materiais podem-se encontrar em três estados físicos diferentes:

Estado sólido / Estado líquido / Estado gasoso

• Quando se aumenta a temperatura de uma substância no estado sólido, a agitação dos seus corpúsculos aumenta; as

forças de atração entre os corpúsculos diminuem, passando estes a ter maior liberdade de movimento. Assim, a

substância passa do estado sólido ao estado líquido – FUSÃO.

• Quando se aumenta a temperatura a substância no estado líquido, a agitação dos seus corpúsculos aumenta. As

forças de atração entre os corpúsculos diminuem passando estes a ter maior liberdade de movimento. Assim, a

substância passa do estado líquido ao estado gasoso – VAPORIZAÇÃO.

Sublimação

Fusão Vaporização




• Quando se diminui a temperatura de uma substância no estado gasoso, a agitação dos seus

corpúsculos diminui; as forças de atração entre os corpúsculos aumentam, passando estes a ter

menor liberdade de movimento. Assim, a substância passa do estado gasoso ao estado líquido –

CONDENSAÇÃO.

• Quando se diminui a temperatura a substância no estado líquido, a agitação dos seus corpúsculos

diminui. As forças de atração entre os corpúsculos aumentam passando estes a ter menor liberdade

de movimento. Assim, a substância passa do estado líquido ao estado sólido– SOLIDIFICAÇÃO.

Sublimação

Condensação Solidificação




Estado Propriedades

macroscópicas Propriedades microscópicas

Sólido

-Forma definida.

-Volume constante.

-Não compressível.

- As forças de atração entre corpúsculos são muito fortes.

- A liberdade de movimentos é muito pequena, os corpúsculos apenas

podem vibrar em torno da mesma posição.

- Os corpúsculos encontram-se muito próximos uns dos outros; os

espaços vazios entre eles são muito pequenos e, como tal, dispõem-se

ordenadamente.

Líquido

-Forma variável (a do

recipiente).

-Volume constante (a

temperatura constante)

-Dificilmente compressível.

- As forças de atração entre os corpúsculos são mais fracas do que nos

sólidos.

- A liberdade dos movimentos é maior do que nos sólidos; os corpúsculos

apresentam movimentos de vibração, rotação e translação.

- Os corpúsculos encontram-se afastados uns dos outros: os espaços

vazios entre eles é maior, estando menos ordenados do que nos sólidos.

Gasoso

-Forma variável (a do

recipiente).

- Volume variável

-Facilmente compressível

- As forças de atração entre os corpúsculos são muito fracas.

- A liberdade de movimentos é muito grande; os corpúsculos apresentam

maior amplitude de movimentos de vibração, rotação e translação do que

nos líquidos.

- Os corpúsculos encontram-se muito afastados uns dos outros; os

espaços vazios entre eles são muito grandes, estando muito

desordenados.

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Estado gasoso

FORÇAS DE PRESSÃO E PRESSÃO DOS GASES

Quando um gás está encerrado num recipiente ocupa todo o volume do recipiente.

Como os corpúsculos constituintes do gás estão em constante movimento, existem choques entre eles e

entre as paredes interiores do recipiente.

A intensidade da força com que os corpúsculos chocam contra as paredes de um

recipiente é designado por força de pressão ou pressão

UNIDADES SI:

Força: Newton(N)

Área: metro quadrado (m2)

Pressão: pascal (Pa) A

FP

superfície de área

força da eintensidadPressão

Quanto maior for o volume ocupado por um gás, menor é a

pressão por ele exercida e vice-versa.



Estado gasoso

PRESSÃO E NÚMERO DE PARTÍCULAS

─ Quando enches um balão, o volume deste aumenta e a borracha fica

mais esticada. Caso se insista em continuar a encher o balão, este acaba

por rebentar.

─ Antes de se encher o balão, a pressão que os corpúsculos do ar

exercem sobre as paredes internas e externas do balão é igual.

─ À medida que se começa a encher o balão, aumenta o número de

corpúsculos no interior do balão o que provoca um maior número de

colisões entre eles e choques contra as paredes internas do balão.



Estado gasoso

A PRESSÃO DOS GASES DEPENDE DA TEMPERATURA

•Quando um balão com gás é colocado em água fria, o volume do balão diminui.

•Quando um balão com gás é colocado em água quente, o volume do balão aumenta.

•Diminui a temperatura do gás.

•Os corpúsculos agitam-se mais lentamente.

•Diminui o número de choques entre os

corpúsculos e entre eles e as paredes do

balão.

•Diminui a pressão.

•Diminui o volume.

•Aumenta a temperatura do gás.

•Os corpúsculos agitam-se mais rapidamente.

•Aumenta o número de choques entre os

corpúsculos e entre eles e as paredes do balão.

•Aumenta a pressão.

•Aumenta o volume.

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Estado gasoso

Resumindo…

•Todas as substâncias são constituídas por corpúsculos, separados uns dos outros por espaços

vazios e em constante movimento.

•Quanto maior é a temperatura de uma substância, maior é a agitação dos seus corpúsculos.

•Existem forças de interação entre as partículas constituintes da matéria, que as mantém a

determinadas distâncias.

•Quanto mais intensa (ou forte) as forças de interação dos corpúsculos menor a mobilidade dos

corpúsculos.

•A matéria no estado gasoso não tem forma própria e o seu volume é variável, adaptando-se à forma

e volume do recipiente que a contém.

•A matéria no estado líquido não tem forma própria mas possui volume constante.

•A matéria no estado sólido possui forma própria e volume constante.

•Quanto maior for o volume ocupado por um gás, menor é a pressão por ele exercida e vice-versa.



Átomos e moléculas – dois tipos de corpúsculos das substâncias

•Os átomos são partículas microscópicas constituídas por partículas subatómicas: protões, neutrões e eletrões.

• Os protões são partículas de carga positiva(+);

• Os neutrões não têm carga.

• Os eletrões são partículas de carga negativa (-).

• Os protões e os neutrões formam o núcleo dos átomos.

•Os eletrões movem-se num espaço em volta do núcleo – nuvem eletrónica.

•Os átomos são eletricamente neutros, isto é, o número de protões é igual ao número de eletrões (nº de cargas (+) = nº de

cargas (-).

•Todos os átomos com o mesmo número de protões têm as mesmas caraterísticas, são átomos do mesmo elemento

químico.

•A cada elemento químico corresponde um nome e um símbolo químico.

Nós não vemos os átomos nem as

moléculas, por isso, recorremos a

“modelos moleculares”.




• Todos os átomos do mesmo elemento têm o mesmo n.º de protões;

• Átomos de elementos diferentes têm n.º atómico diferente;

• Os átomos são partículas globalmente neutra;

Carga total positiva = Carga total negativa

N.º de protões = N.º de electrões

•Os átomos são pequeníssimos corpúsculos constituintes da matéria;

•As moléculas são grupos de átomos;

•Os átomos e as moléculas são unidades estruturais da matéria;

•Cada tipo de átomo define um elemento químico.

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Cada substância tem os seus próprios

corpúsculos, que são iguais ao longo da

sua extensão.

Substâncias Corpúsculos todos iguais

Substâncias atómicas

Os corpúsculos destas substâncias são átomos.

Substâncias moleculares

Os corpúsculos destas substâncias são moléculas.




As unidades estruturais da matéria são partículas, ou conjuntos de partículas, que se repetem em

qualquer porção de uma dada substância.

Atualmente são conhecidos cerca de 116 elementos químicos, que se podem combinar de forma diversa,

com inúmeras combinações possíveis entre eles.

Uma molécula é um grupo de dois ou mais

átomos ligados entre si, que constitui a

unidade estrutural da maioria das

substâncias.

Substância Modelo Constituição Classificação

hidrogénio 2 átomos de

hidrogénio Diatómica

oxigénio 2 átomos de

oxigénio Diatómica

ozono 3 átomos de

oxigénio Triatómica

água 1 de oxigénio e

2 de hidrogénio Triatómica

enxofre 8 átomos de

enxofre Poliatómica

As moléculas podem-se classificar quanto ao

número de átomos que as constituem.



Substâncias elementares, substâncias moleculares e misturas

As substâncias que nos rodeiam podem ser classificadas de acordo com o número de elementos

químicos que entram na sua constituição

Substâncias elementares Substâncias compostas

São todas as substâncias cujos

corpúsculos são átomos do mesmo

elemento químico.

São todas as substâncias formadas

por moléculas nas quais existem

átomos de dois ou mais elementos

químicos diferentes.

Misturas

As unidades estruturais que se

repetem são diferentes. Existem

tantos tipos de unidades

estruturais quantas as

substâncias que constituem a

mistura. Oxigénio (O2)

Di-hidrogénio (H2)

Água (H2O)

Amoníaco (NH3)

Dióxido de carbono (CO2)

O ar que respiramos

é composto por O2;

CO2; H2O; N2;CH4.

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Unidades estruturais da matéria

•São partículas, ou conjuntos de partículas, que

se repetem em qualquer poção de uma dada

substância.

•Algumas substâncias têm como unidades

estruturais, apenas um determinado tipo de

átomos existe uma enorme diversidade de

materiais são inúmeras as combinações

possíveis entre esses átomos.

•As unidades estruturais numa substância

também poderão ser constituídas por grupos de

átomos ligados entre si moléculas

Molécula: É um grupo de dois ou mais átomos

ligados quimicamente entre si, constitui a unidade

estrutural da matéria das substâncias.

Tipos de

moléculas

Modelos moleculares

Diatómicas

(2 átomos) Hidrogénio (H2)

Triatómicas

(3 átomos) Ozono (O3)

Poliatómicas

(4 átomos) Metano (CH4)

Os átomos não têm cor nem são esféricos.



Substâncias elementares, substâncias compostas e misturas

Substâncias Elementares Substâncias compostas Misturas de substâncias

Substâncias cujas unidades estruturais são átomos iguais

ou moléculas constituídas por

átomos iguais (um só elemento químico)

São aquelas cujas unidades estruturais são moléculas

constituídas por átomos

diferentes.

Comportam tanto substâncias elementares como compostas.

Grafite; cloro; enxofre Água, álcool etílico; dióxido de carbono

Ar atmosférico

Substâncias

Substâncias Elementares

Substâncias Compostas

Moléculas ou átomos iguais

Dois ou mais elementos diferentes



Substâncias elementares, substâncias moleculares e misturas

Materiais

Substâncias Misturas de substâncias

Substâncias elementares

Substâncias compostas

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A linguagem dos químicos

Tal como noutras áreas do saber, a utilização de símbolos facilita a comunicação. Estes devem ser

simples e reconhecidos a nível internacional, de modo a poderem ser usados por todos,

independentemente da nacionalidade.

Quando escrevemos o símbolo químico de

um elemento também se está a

representar um átomo desse elemento.

O – representa um átomo de oxigénio

O2 – representa uma molécula de

oxigénio

2 O – representa dois átomos de oxigénio

2 O2 – representa duas moléculas de

oxigénio

Por exemplo o elemento químico prata, de acordo

com a língua, escreve-se:

Prata (em português), silver (em inglês), argent (em

francês), silber(em alemão), mas o seu símbolo

químico é o mesmo em todo o Mundo – Ag.




John Dalton começou por usar símbolos gráficos para representar os

átomos dos elementos químicos conhecidos até então.

Simbologia era pouco prática à medida que o número de elementos

químicos conhecidos foi aumentando.

Símbolos químicos utilizados

por Dalton.

Berzelius (1779-1848)

Médico e químico sueco

Símbolos dos elementos têm uma, duas ou três

letras:

1ª letra em maiúsculas;

2ª e 3ª letras em minúsculas.

Um símbolo químico representa:

-Um elemento;

-Um átomo desse elemento.




Símbolos de alguns elementos químicos

Nome do elemento

Símbolo Nome do elemento

Símbolo

Alumínio Al Enxofre S

Azoto N Hidrogénio H

Cálcio Ca Iodo I

Carbono C Oxigénio O

Cloro Cl Prata Ag

Cobre Cu Sódio Na

As iniciais dos nomes dos

elementos químicos advém dos

seus nomes em latim:

Sódio (Na) Natrium,

Enxofre (S) Sulphur;

Prata (Ag) Argentum;

Ouro (Au) Aurium.

Fe

Inglês - iron

Francês - fer

Espanhol - Hierro

Português - ferro

Símbolo

químico

Linguagem universal

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Fórmulas químicas de substâncias moleculares

•As substâncias moleculares têm como unidade estrutural moléculas;

•As substâncias moleculares representam-se por fórmulas químicas, que constituem uma maneira

simples e universal de representar as substâncias elementares e as substâncias compostas.

No caso das substâncias moleculares, a fórmula química indica:

•Os elementos que constituem a substância – informação qualitativa;

•O número de átomos de cada elemento que entram na constituição das

moléculas dessa substância – informação quantitativa.

•A fórmula química de uma substância molecular representa uma molécula dessa

substância.

Exemplo: Fórmula química do oxigénio molecular: O2; uma molécula de oxigénio é constituída por dois átomos

de oxigénio; Fórmula química da água; H2O; uma molécula de água é formada pro dois átomos de hidrogénio e




Regras para a escrita de fórmulas químicas

de substâncias moleculares

1. Cada elemento químico é representado pelo

seu símbolo;

2. A ordem pela qual os símbolos são escritos

não é indiferente; existem regras que

indicam essa ordem;

3. O número de átomos de cada elemento é

indicado depois do símbolo, em índice;

4. Quando é um só átomo de um elemento que

intervém na formação da molécula, omite-se

o índice “1”.

Exemplo:

Molécula de glicose:

C6H12O6

6 átomos de carbono;

12 átomos de hidrogénio;

6 átomos de oxigénio




Para representar várias moléculas da mesma substância, escreve-se o número de moléculas antes

da sua fórmula química, na mesma linha

Exemplo:

2H2O: duas moléculas de água; cada uma com dois átomos de hidrogénio e um átomo de

oxigénio;

3NH3: três moléculas de amoníaco; cada uma com um átomo de azoto e três átomos de

hidrogénio,

4 O2: quatro moléculas de oxigénio, cada uma com dois átomos de oxigénio.

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Há substâncias elementares, como os metais, que não formam moléculas. Neste caso, os químicos

representam estas substâncias pelos seus símbolos químicos:

Ferro (Fe); Cobre (Cu); Zinco (Zn).

Há também substâncias compostas, como os sais, em que unidades estruturais não são átomos nem

moléculas, mas sim iões.

•Os átomos e as moléculas são, na verdade, constituídos por cargas positivas e cargas negativas;

•Os átomos e moléculas são eletricamente neutros, ou seja, o número de cargas negativas é igual ao

número de cargas positivas;

•Mas os átomos ou as moléculas, podem ganhar ou perder carga elétrica (eletrões), formando os

iões.



Iões – outros corpúsculos constituintes das substâncias

Os iões são partículas com carga elétrica que se formam a partir de átomos ou moléculas e podem ser positivos

(catiões) ou negativos(aniões).

Também podem constituir unidades estruturais de certas substâncias (substâncias iónicas)

Iões

Catião ou ião positivo

• Se átomo perde eletrões torna-se uma

partícula positiva;

• Ao perder eletrões, fica com mais

protões do que eletrões

Nº protões > nº eletrões

Anião ou ião negativo

• Se átomo ganha eletrões torna-se uma

partícula negativa;

• Ao ganhar eletrões, fica com menos

protões do que eletrões

Nº protões < nº eletrões

Exemplo: magnésio, perde dois eletrões, forma um

ião dipositivo.

Exemplo: Flúor, ganha um eletrão, forma um ião

mononegativo.



Fórmulas químicas de substâncias iónicas

Já vimos que iões são partículas com carga elétrica positiva/negativa.

A fórmula química de cada ião corresponde à representação do átomo ou da molécula que lhe

deu origem, seguida da carga de ião escrita como índice superior.

Exemplo:

Na+: ião sódio, é monopositivo, resulta de um átomo que perde um eletrão.

Cl- : ião cloreto, é mononegativo, resulta de um átomo de cloro que ganha um eletrão.

SO42-: ião sulfato é dinegativo,; é formado por um átomo de enxofre e quatro átomos de oxigénio.

Na+:,é um catião;

Cl- e SO42- são aniões;

Na+ e Cl- são iões monoatómicos (um só átomo)

SO42- é um ião poliatómico (mais do que um átomo)

Importante estudar tabela de iões!!!!

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Substância iónica Substância cujas unidades

estruturais são iões (positivos e negativos)

Como escrever a fórmula química de uma substância

iónica?

A escrita da fórmula química de uma substância iónica

obedece às seguintes regras:

1. Os iões que constituem a substância devem combinar-se

de modo a que o número de cargas positivas e negativas seja

o mesmo (fórmula resulta eletricamente neutra);

2. Escreve-se em primeiro lugar a fórmula química do ião

positivo seguido da do ião negativo;

3. Os iões representam-se sem indicação da sua carga;

4. Os números que indicam a proporção em que os iões se

combinam escrevem-se a seguir à fórmula química do ião,

como índice inferior.

5. Ao indicar o nome da substância iónica, refere-se primeiro a

designação do ião negativo, seguida da do ião positivo,

ligados pela partícula “de”.




A fórmula química de uma substância iónica traduz a proporção de combinação dos iões que a

formam de modo a resultar eletricamente neutra.

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As reações químicas como rearranjos de átomos

Como já vimos, as reações químicas são transformações

em que uma ou mais substâncias dão origem a substâncias

diferentes.

As substâncias iniciais designam-se por reagentes e as

substâncias formadas designam-se por produtos de

reação.

Uma reação química pode ser esquematizada por uma

equação de palavras:

Reagente(s) Produto(s) de reação

e que o conhecimento deste esquema químico permite

saber que substâncias estão presentes antes da reação

ocorrer e quais as novas substâncias formadas a partir

delas

Os produtos de reação têm propriedades diferentes das dos reagentes porque no

decurso da reação química há rutura de ligações químicas entre os átomos dos

reagentes e formação de novas ligações.

Nos produtos da reação os átomos são os mesmos, apenas se encontram agrupados

de outra forma, daí dizermos que as reações químicas se devem a rearranjos de

átomos.

Nas reações químicas os átomos não se criam nem se destroem, apenas de rearranjam.




Exemplo 1: Combustão do carbono

Os químicos explicam o que acontece aos corpúsculos durante a combustão do carbono do seguinte

modo:

Quando uma molécula de carbono e uma molécula de oxigénio chocam, os átomos da molécula de oxigénio separam-se um do outro e vão-se ligar ao átomo de carbono, formando uma molécula de

dióxido de carbono.




Exemplo 2: Eletrólise da água

Os químicos explicam o que acontece aos corpúsculos durante a combustão do carbono do seguinte

modo: Assim:

- Quando duas moléculas de água chocam, todos os átomos se separam; -Os dois átomos de oxigénio, um de cada molécula, ligam-se um ao outro e formam uma molécula de oxigénio; -Os quatro átomos de hidrogénio ligam-se dois a dois, formando duas moléculas de hidrogénio.

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Como escrever uma equação química?

Para escrever uma equação química é necessário:

•Conhecer os reagentes e os produtos de reação;

•Conhecer as respetivas fórmulas químicas;

•Acertar a equação química de acordo com a Lei de Lavoisier.

Para o exemplo da combustão do carbono podemos escrever a seguinte equação de palavras que

traduz a reação:

Se substituirmos o nome dos reagentes e dos produtos de reação pelas respetivas fórmulas químicas,

obtemos:

Para verificar se o número de átomos de carbono e oxigénio é igual nos reagentes e nos produtos de

reação devemos contar os respetivos átomos:







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Para o exemplo da eletrólise da água podemos escrever a seguinte equação de palavras que traduz a

reação:

Se substituirmos o nome dos reagentes e dos produtos de reação pelas respetivas fórmulas químicas,

obtemos:

Para verificar se o número de átomos de carbono e oxigénio é igual nos reagentes e nos produtos de

reação devemos contar os respetivos átomos:







Após a contagem do número de átomos de oxigénio, é possível verificar que este não é o mesmo nos

reagentes nem nos produtos, sendo por isso necessário acertar a equação.

Como acertar equações químicas?

•Para acertar uma equação química é preciso acrescentar

moléculas nos reagentes e/ou nos produtos de reação até que

o número de átomos de cada elemento seja igual antes e

depois da seta.

•Temos, portanto, de procurar coeficientes que tornem o

número de átomos de cada elemento igual nos dois membros

da equação química.

•Esses coeficientes são colocados atrás das fórmulas

químicas. Não podemos alterar as fórmulas químicas das

substâncias.

Retomando o exemplo da eletrólise da água, se acrescentarmos uma molécula de água nos reagentes para aumentar o

número de átomos de oxigénio:

- passamos a ter nos reagentes duas moléculas de água, 2H2O, as quais correspondem a 2 átomos de oxigénio e 4

átomos de hidrogénio;

- o número de átomos de oxigénio tornou-se igual nos reagentes e nos produtos, como pretendíamos, mas o número de

átomos de hidrogénio tornou-se diferente.

Se acrescentarmos agora uma molécula de di-hidrogénio nos produtos de reação passamos a ter nos produtos duas

moléculas de di-hidrogénio, 2H2, as quais correspondem a 4 átomos de hidrogénio como pretendíamos.




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