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7/23/2019 1º capitulo quimica
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Margarida Figueiredo 1
1. INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA QUÍMICA
QuímicaQuímicaQuímicaQuímica AGRONOMIA AGRONOMIA AGRONOMIA AGRONOMIA
Margarida Figueiredo 2
A Química estuda a matéria e as suas transformações
Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
Compostas(CO2, SO3)
Matéria
Misturas
Substâncias puras
Homogéneas (soluções)
Heterogéneas
Coloidais
Elementares(H2, O2, O3)
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Margarida Figueiredo 3
Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
Até agora foram descobertos ou sintetizados muitos tipos de átomos diferentes
(elementos químicos) organizados na Tabela Periódica
Margarida Figueiredo 4
Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
A organização dos elementos na Tabela Periódica reflecte a existência desemelhança nas propriedades físicas
Substâncias elementares gasosas a 25º C
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Margarida Figueiredo 5
Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
A organização dos elementos na Tabela Periódica reflecte também a existência desemelhança nas propriedades químicas
Metais
Metalóides
Não-metais
Margarida Figueiredo 6
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Margarida Figueiredo 7
Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
Grupo 1A (1) – Metais alcalinos
Grupo 2A (2) – Metais alcalino-terrosos
Grupo 6A (16) – Calcogéneos
Grupo 7A (17) – Halogéneos
Grupo 8A (18) – Gases nobres
Grupo 1B (11) – Grupo dos metais cunháveis (Cu, Ag, Au)
Alguns Grupos importantes
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Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
Cada linha horizontal é um período
Cada coluna vertical é um grupoCada coluna vertical é um grupo
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Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
A que se deve a diversidade nas propriedades das substânciaselementares?
O Bromo é umliquído vermelho
O iodo é um sólido
O Cloro é um gásamarelo-esverdeado
Margarida Figueiredo 10
Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
A Razão dessas diferenças deve estar nas entidadesque as constituem: os átomos
Átomo
Núcleo
Nuvemelectrónica
NeutrõesNão tem cargam= 1,67x10-27 kg
ProtõesCarga positivam= 1,67x10-27 kg
ElectrõesCarga negativam= 1,67x10-31kg
Um átomo neutro tem o mesmo numero de electrões e de protões
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Margarida Figueiredo 11
Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
Número de Massa = Nº de Protões + Nº de Neutrões
Um elemento químico pode ser representadosimbolicamente por
X A
Z
X – Símbolo químico do elemento
A – Número de Massa
Z – Número atómico = Nº de Protões
Margarida Figueiredo 12
Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
O16
8 O
17
8 O
18
8
Existem átomos do mesmo elemento químico comdiferente Nº de Massa
Representam isótopos do elemento Oxigénio
H 1
1 H
2
1 H
3
1
Representam isótopos do elemento Hidrogénio
Hidrogénio Deutério Trítio
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Os átomos podem
Perder electrões formar catiões (iões positivos)
+225
12 Mg
Representa o ião Magnésio
12 protões
10 electrões (12-2)13 neutrões (25-12)
Margarida Figueiredo 14
Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
Os átomos podem
Ganhar electrões formar aniões (iões negativos)
−
Cl35
17
Representa o ião Cloreto(ião mononegativo)
17 protões
18 electrões (17+1)
18 neutrões (35-17)
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Margarida Figueiredo 15
Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
Muitos átomos formam iões monoatómicos
Margarida Figueiredo 16
Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
−2
3CO
−
3 NO
Os átomos dos diferentes elementos químicos podemtambém formar iões poliatómicos
Ião Nitrato
+
4 NH
Ião Carbonato Ião Amónio
Ou moléculas
poliatómicas
diatómicasHeteronucleares – HBr, HCl
Homonucleares – N2, F2, O2, I2
Homonucleares – S8, O3, P4
Heteronucleares – CO2, SO3
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Margarida Figueiredo 17
Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
Para compreender o modo como os átomos se ligam énecessário conhecer a sua estrutura.
Ao longo da história da Química o átomo foi descrito pormodelos atómicos diversos.
Actualmente os electrões nos átomos são descritos por um
conjunto de números quânticos que por sua vez constituemsoluções de uma equação fundamental da mecânica quântica: aequação de Schrödinger
Margarida Figueiredo 18
Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
Cada electrão no átomo é descrito por um conjunto de númerosquânticos:
n – Número quântico principal – n =1,2,3,….
(relacionado com a distância do electrão ao núcleo)
l – Número quântico de momento angular – l =0, 1, 2, …n-1(relacionado com a forma da orbital)
l=0 ( s ) l=1( p ) l=2( d ) l=3( f )
ml – Número quântico magnético – ml = -l, …,0, …+l(relacionado com a orientação no espaço da orbital)
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Margarida Figueiredo 19
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Cada electrão é ainda caracterizado por um 4º número quântico
O número quântico de spin electrónico ms (relacionado com o
movimento de rotação do electrão)
(ms= +1/2, -1/2)
Dois electrões só podem ocupar a mesma orbital se tiverem nº quânticode spin diferente (electrões emparelhados)
Margarida Figueiredo 20
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Camada ( n ) Subcamada ( l ) Orbital ( ml ) Nº deOrbitais
Nº máximo deelectrões
1 1s 0 1 2
22s 0 1 2
2p -1,0,+1 3 6
33s 0 1 2
3p -1,0,+1 3 6
3d -2,-1,0,+1,+2 5 10
4
4s 0 1 2
4p -1,0,+1 3 6
4d -2,-1,0,+1,+2 5 10
4f -3,-2,-1,0,+1,+2,+3 7 14
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Orbital 1s
Orbitais 2p
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Orbitais 3d
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Em átomos monoelectrónicos as orbitais da mesma camada têma mesma energia
Margarida Figueiredo 24
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Em átomos polielectrónicos as orbitais da mesma camada têmdiferentes energiasNestes átomos as diferentes subcamadas numa camada nãotêm a mesma energia
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O preenchimento das orbitais obedece a um conjunto de regras
Princípio de exclusão de Pauli – No mesmo átomo não podemexistir 2 electrões com os 4 nºs quânticos iguais. Se n, l, m l foremiguais Os electrões pertencem à mesma orbital), ms tem que ser diferente (cada orbital pode ter no máximo 2 electrões)
Regra de Hund – Ao preencher orbitais pertencentes à mesmasubcamada (mesmo l) os electrões são colocados um em cadaorbital, todos com o mesmo spin, só depois se faz oemparelhamento
Princípio de aufbau – Os electrões são adicionados ao átomo,um de cada vez, até que todos os electrões do átomo estejamdistribuídos
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As orbitais são preenchidas por ordem crescente de energia
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H 1
He2
Podemos representar cada átomo pela sua configuração electrónica
1s
1s1
1s
1s2
Li3
1s 2s
1s22s1
Be41s22s2
B5
1s 2s
1s 2s
1s22s22p1
2px 2py 2pz
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Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
C 6
N 7
Podemos representar cada átomo pela sua configuração electrónica
1s
1s
1s 2s
1s22s22p4O8
1s22s22p5
Ne10
1s 2s
1s 2s
1s22s22p6
2px 2py 2pz
2px 2py 2pz
1s22s22p2
1s22s22p3
2px 2py 2pz
2px 2py 2pz
2s
2s
F 9
2px 2py 2pz
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Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
Em alternativa, a configuração eletrónica de um átomo podeescrever-se com base na configuração eletrónica do gás nobre
de número atómico inferior
1s22s22p63s23p3 = [Ne] 3s23p3
Camadas internasou CERNE
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Existem contudo algumas excepções que não seguema ordem de preenchimento das orbitais
[Ar]4s13d5Cr
24[Ar]4s23d4
Cu29
[Ar]4s23d9 [Ar]4s13d104s 3d3d 4s
4s4s
3d3d
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São particularmente estáveis em termos energéticos
as configurações electrónicas com todas as orbitais
do mesmo nível completamente semi-preenchidas ou
completamente preenchidas
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Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
A partir da configuração electrónica de um elementopodemos saber a sua localização na Tabela Periódica
1s22s22p63s23p3
Nº de electrões devalência indica o
GRUPO
Última camadacom electrões
indica oPERÍODO
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Podemos localizar um elemento na Tabela Periódica através do tipo deorbital que os seus átomos têm em preenchimento
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Na notação de Lewis estão apenas representados os electrões devalência (electrões da última camada)
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Tendências periódicas dos elementos
O Tamanho dos átomos
RAIO ATÓMICOmetade da distância entre dois
átomos adjacentes numamolécula
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Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
Variação do tamanho dos átomos ao longo da Tabela Periódica
O R A I O A T Ó M I C O A U
M E N T A A O
L O N G O D E C A D A
G R U P O
O R A I O A T Ó
M I C O
D I M I N U I A O
L O N G O
D E C A D A P E R Í O D O
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Essa tendência verifica-se também de um modo geral no tamanho dosiões
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Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
Verificam-se contudo algumas inversões nessa tendência geral
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Um Catião é sempre menor do que o átomo a partir do
qual se formou
r (Na+) < r (Na)
Um Anião é sempre maior do que o átomo a partir do
qual se formou
r (F-) > r (F)
Margarida Figueiredo 40
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Em séries isoelectrónicas (grupo de átomos e iões que têm omesmo número de electrões) o tamanho depende da carga
nuclear (número de protões no núcleo) e decresce à medida queo número de protões aumenta
++−− 2
1211109
2
8 Mg Na NeF O
1s22s22p6
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X(g) + 1ª Ei X+(g) + 1e-
Outra das propriedades que apresenta uma variação periódica aolongo da Tabela Periódica é a Energia de Ionização
Energia de Ionização – é a energia necessária para remover o electrãode energia mais elevada de um átomo ou ião no estado gasoso e no seu
estado fundamental
X+
(g) + 2ª Ei X2+
(g) + 1e-
X2+(g) + 3ª Ei X3+
(g) + 1e-
1ªE< 2ªEi<3ªEi
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Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
Embora existam algumas inversões nessa tendência, regra geral,a 1ª Energia de ionização
Aumenta ao longo de um períodoDiminui ao longo de um grupo
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Y(g) + 1e- Y-(g)+ AE
Outra das propriedades que apresenta uma variação periódica aolongo da Tabela Periódica é a Afinidade Electrónica
Afinidade electrónica – é a variação de energia que acompanha a adiçãode um electrão a um átomo gasoso para formar um anião
De todos os elementos da tabela Periódica os do VII grupo são osque apresentam a maior tendência para captar electrões
Margarida Figueiredo 44
Introdução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da QuímicaIntrodução ao estudo da Química
Variação da Afinidade electrónica ao longo da tabela PeriódicaEmbora existam algumas inversões nessa tendência, regra geral,
Aumenta ao longo de um períodoDiminui ao longo de um grupo
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