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PROPRIEDADE DOS MATERIAIS As propriedades dos materiais se dividem em específicas e gerais. As propriedades gerais são características comuns em quase todas as substâncias, já as específicas dizem respeito a uma ou um pequeno grupo de substâncias. Propriedades gerais A) Extensão Extensão é todo o espaço ocupado pela matéria. B) Inércia É uma propriedade responsável por preservar o movimento ou repouso da matéria uniforme e reto. É importante saber que quanto maior for a massa, maior será a inércia, pois a massa é considerada a medida da inércia. C) Impenetrabilidade Essa propriedade diz respeito ao fato de que, dois corpos não podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo. Como por exemplo, se enchermos uma banheira com água até a superfície, e em seguida entrarmos nela, a água da banheira transbordará. D) Divisibilidade Essa propriedade diz respeito a divisão de partículas pequenas da matéria, sem que ela perca suas características. Exemplo: Açúcar dissolvido em água. Água dividida em diversos recipientes. E) Compressibilidade Essa propriedade diz respeito a diminuição do volume de um corpo. Os gases são os mais fáceis de serem comprimidos. Propriedades específicas 1ª) Ponto de fusão (PF) O ponto de fusão é a temperatura em que um material passa do estado sólido para o estado líquido. A temperatura do ponto de fusão de cada material varia.

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PROPRIEDADE DOS MATERIAISAs propriedades dos materiais se dividem em específicas e gerais.As propriedades gerais são características comuns em quase todas as substâncias, já as específicas dizem respeito a uma ou um pequeno grupo de substâncias.

Propriedades geraisA) Extensão 

Extensão é todo o espaço ocupado pela matéria.

B) Inércia 

É uma propriedade responsável por preservar o movimento ou repouso da matéria uniforme e

reto. É importante saber que quanto maior for a massa, maior será a inércia, pois a massa é

considerada a medida da inércia.

C) Impenetrabilidade   Essa propriedade diz respeito ao fato de que, dois corpos não podem ocupar o mesmo espaço

ao mesmo tempo.

Como por exemplo, se enchermos uma banheira com água até a superfície, e em seguida

entrarmos nela, a água da banheira transbordará. 

D) Divisibilidade 

Essa propriedade diz respeito a divisão de partículas pequenas da matéria, sem que ela perca

suas características.

Exemplo: 

Açúcar dissolvido em água. 

Água dividida em diversos recipientes.

E) Compressibilidade 

Essa propriedade diz respeito a diminuição do volume de um corpo. Os gases são os mais

fáceis de serem comprimidos.

Propriedades específicas1ª) Ponto de fusão (PF)O ponto de fusão é a temperatura em que um material passa do estado sólido para o estado

líquido. A temperatura do ponto de fusão de cada material varia.

Observe o exemplo: (1atm) 

Nitrogênio FP = – 210ºC. 

Álcool comum FP = – 143ºC 

Água FP = 0ºC 

Cloreto de sódio FP = 801ºC

2ª) Ponto de ebulição (PE)O ponto de ebulição é a temperatura em que um material passa do estado líquido para o

estado gasoso. A temperatura do ponto de ebulição de cada material varia.

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Observe o exemplo: (1atm)

 

Nitrogênio FP = – 196ºC. 

Álcool comum FP = – 78ºC 

Água FP = 100ºC 

Cloreto de sódio FP = 1490ºC 

3ª) Densidade absoluta ou massa específica 

Como podemos observar na fórmula acima, a densidade é considerada a massa dividida pelo

volume. Lembrando que a unidade de medida de sua massa é g/cm3. 

Vejamos um exemplo: 

• Se colocarmos uma pedra dentro de um copo cheio de água, iremos perceber que a pedra irá

afundar, pois a pedra é mais densa que a água. 

4ª) DurezaEssa propriedade mede a resistência dos materiais. Para descobrir se um material é mais duro

que o outro é necessário um teste de atrito. 

Obs.: O diamante é a substância mais resistente que existe.

Exemplo:

Vamos imaginar uma madeira e um estilete de aço. Este estilete irá riscar a madeira, portanto

ele é mais resistente, porém se ao invés de madeira usarmos o quartzo, percebemos que ele é

mais forte que o estilete de aço que não risca o quartzo. 

5ª) MaleabilidadeOs materiais maleáveis podem ser reduzidos a lâminas, como por exemplo, a prata, o ouro, o

zinco, entre outros…

6ª) DuctilidadeEssa propriedade trata dos materiais que podem ser transformados em fio, como por exemplo,

o alumínio, o cobre, entre outros…

7ª) SolubilidadeEssa propriedade diz respeito a materiais que se dissolvem e os que não se dissolvem, ou

seja, trata de misturas homogêneas e misturas heterogêneas.

Adiciona-se uma pequena quantidade de açúcar em um copo com água, o açúcar se dissolve

completamente, logo se dá uma mistura homogênea, porém se adicionarmos areia em um com

água, por menor que seja a quantidade ela não vai ser dissolvida, logo se dá uma mistura

heterogênea.

Em 100g de água é possível dissolver 220g de açúcar, se a água estiver aquecida a 30ºC e

tentarmos dissolver mais que 220g de açúcar o excesso fica depositado no fundo do

recipiente. 

Vejamos a ilustração:

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A matéria que se dissolve em máxima quantidade recebe o nome de coeficiente de

solubilidade. Essa matéria é dependente da temperatura, pois quando temos 100 gramas de

água em uma temperatura de aproximadamente 50ºC, somente 260 gramas de sacarose irão

conseguir dissolver. Isso explica o fato do café ser feito somente em água quente, pois ele não

é solúvel em fria.

Propriedades organolépticasSão propriedades capazes de impressionar nossos sentidos. Vejamos: 

A cor é percebida pela visão, ex.: a mata é verde. 

O brilho também é percebido pela visão, ex.: metal polido, por refletir a luz. 

O sabor é percebido pelo paladar, ex.: o açúcar é doce. 

O odor é percebido pelo olfato, ex.: á água é inodora.

NotasAs propriedades físicas são capazes de identificar algumas soluções, como por exemplo,

ponto de ebulição, de fusão, densidade e etc.

As propriedades químicas geralmente não identificam as soluções, pois é preciso que ocorra

uma reação química.

A Propriedade Física Intensiva é inseparável à origem do material, como por exemplo, o

sabor, a cor, a transparência entre outros.

A Propriedade Física Extensiva é totalmente dependente da quantidade do material, como

por exemplo, a massa.

Propriedades físicas - As propriedades físicas são características dos materiais. Apercebemo-nos delas pala análise do comportamento dos materiais na presença de determinados fenómenos físicos. As propriedades físicas podem ser determinadas, sem que existam alterações na constituição dos materiais analisados.

Propriedades químicas - As propriedades químicas são comportamentos característicos de uma substância quando esta se encontra na presença de uma outra substância. Para investigar as propriedades químicas teremos que proceder a transformações químicas (realizando ensaios químicos) e geralmente não é possível recuperar a amostra utilizada (porque ela sofre transformações dando origem a outras substâncias). 

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ESTRUTURA ATOMICA DA MATERIA

Distinguimos duas regiões nos átomos:

a) uma com carga elétrica positiva, e muito pesada, que concentra quase todo o peso do átomo: é chamada núcleo.b) uma região ocupada por elétrons, que giram ao redor do núcleo.

Núcleo

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É constituído por neutrons e prótons. O neutron não tem carga elétrica. O próton tem carga elétrica positiva, que se representa por +e. Representa-se por Z o número de prótons de um átomo. A carga positiva do núcleo é então +Ze.

Elétrons

Possuem carga elétrica negativa, de mesmo valor absoluto que a dos prótons, e que se representa por -e. Como o átomo é neutro, concluímos que o número de elétrons é igual ao de prótons. Há Z prótons, cuja carga total é +Ze, e Z elétrons, cuja carga total é -Ze. A carga total do átomo é nula.

Os elétrons giram ao redor do núcleo dispostos em várias órbitas. A distância dos elétrons ao núcleo é muito grande, relativamente ao tamanho do núcleo. Por isso se diz que o átomo parece um sistema solar em miniatura.

As órbitas dos elétrons são representadas, de dentro para fora, pelas letras K, L, M, N, O, P, Q. A órbita K é a mais interna, Q é a mais externa. A distribuição dos elétrons nessas órbitas é conhecida para cada elemento (exemplo: hidrogênio, ouro, urânio etc.). Para cada órbita há um número máximo de elétrons admissível, que nunca é ultrapassado, em nenhum elemento. Esses números figuram na tabela abaixo:

Órbita Número máximo de elétrons

K 2

L 8

M 18

N 32

O 32

P 18

Q 2

Exemplos

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1 – O átomo de hidrogênio tem o núcleo constituído por um único próton. E tem somente um elétron, na única órbita, K.

2 – O átomo de hélio tem o núcleo constituído por dois prótons e dois neutrons. E tem dois elétrons, na única órbita, K.

3 – O átomo de lítio tem o núcleo constituído por três prótons e quatro neutrons. Tem três elétrons: dois na órbita K, um na L.

4 – O átomo de neon tem o núcleo constituído por dez prótons e nove neutrons. Tem dez elétrons: dois na órbita K, e oito na L.

5 – O átomo de sódio tem o núcleo constituído por onze prótons e dez neutrons. Tem onze elétrons: dois na órbita K, oito na L, um na M.

6 – O átomo de urânio, o maior que existe na natureza, tem o núcleo formado por 92 prótons e 146 neutrons. Tem 92 elétrons,

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dispostos do seguinte modo: 2 na órbita K, 8 na L, 18 na M, 32 na N, 18 na O, 12 na P, 2 na Q.

A estrutura do átomo como a conhecemos hoje, com os elétrons girando ao redor de um núcleo positivo, é chamadaEstrutura de Rutherford-Bohr. Isso porque, Ernest Rutherford, grande físico experimental, realizou uma experiência decisiva, mostrando que a estrutura do átomo só pode ser essa. E Niels Bohr, grande físico teórico, foi o primeiro a tentar uma exposição matemática dessa estrutura.

NÚMERO ATÔMICO E NÚMERO DE MASSA

Chama-se o número atômico de um elemento o número de prótons no seu núcleo. Para um âtomo neutro, este é também o número de elétrons que o átomo possui. O número atômico geralmente é representado pela letra Z.

Chama-se o número de massa de um elemento a soma do número de prótons com o número de neutrons, isto é, o número de partículas que constituem o núcleo. Representa-se geralmente pela letra A. Assim, sendo N o número de neutrons de um

núcleo, é evidente que: 

ISÓTOPOS, ISÓBAROS, ISÓTONOS

Chamam-se isótopos os elementos que possuem igual número atômico, mas não possuem igual número de massa. Os isótopos possuem mesmo número de prótons em seus núcleos, mas, não possuem mesmo número de neutrons.

Exemplos

1º) Há 5 isótopos do oxigênio, todos de número atômico 8, mas de massas diferentes. Êles são:

oxigênio 15 (que tem A = 15); massa atômica = 15,0078 oxigênio 16 (que tem A = 16); massa atômica = 16,0000oxigênio 17 (que tem A = 17); massa atômica = 17,0045oxigênio 18 (que tem A = 18); massa atômica = 18,0037oxigênio 19 (que tem A = 19); massa atômica = ?

2º) Há 3 isótopos do hidrogênio, todos de número atômico 1:

hidrogênio 1 (A = 1); massa atômica = 1,00813 hidrogênio 2 (A = 2); massa atômica = 2,01472 hidrogênio 3 (A = 3); massa atômica = 3,01705

Indicamos o nome de um isótopo de um elemento, escrevendo adiante do nome do elemento, o número de massa do isótopo. Exemplo: oxigênio 15, hidrogênio 1, urânio 235, urânio 238 etc.

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Chamam-se isóbaros os elementos que têm mesmo número de massa.

Exemplos

Existe um hidrogênio 3 (A = 3), e um hélio 3 (A = 3). Êles são, portanto, isóbaros.

Chamam-se isótonos os elementos cujos átomos têm mesmo número de neutrons.

UNIDADE DE MASSA ATÔMICA

O oxigênio tem 5 isótopos. O mais abundante na natureza é o de número de massa 16. A êsse isótopo atribuímos arbitrariamente massa atômica 16,0000. Considerando os 5 isótopos do oxigênio e suas abundâncias relativas, atribuindo massa atômica 16,0000 ao isótopo de número de massa 16, e calculando uma média para a massa atômica do oxigênio, encontramos o valor 16,00435.

Adota-se geralmente, como unidade de massa atômica, de massa atômica média do oxigênio. Representaremos essa unidade por u.m.a.

A massa do próton é 1,007582 u.m.a. A do neutron é 1,008930 u.m.a. Ambas são quase iguais a 1 u.m.a.. É por isso que o número de massa de um elemento dá aproximadamente sua massa atômica. Compare os números de massa e as massas atômicas dos isótopos do oxigênio e os do hidrogênio, dados no parágrafo anterior.

DIMENSÕES DO ÁTOMO E DO NÚCLEO

O volume ocupado por um átomo é o de uma esfera de raio da ordem de 10-8cm (= 10-10m = 1 . / ou Angström). O volume ocupado pelo núcleo é o de uma esfera de raio da ordem de 10-12cm. Portanto, o raio do átomo é cerca de 10.000 vezes maior que o do núcleo.

O volume do núcleo é então muito pequeno. Os prótons e neutrons que o constituem estão muito próximos, atraindo-se com forças muito grandes, formando um conjunto compacto. Quando se consegue romper êsse conjunto, liberta-se grande quantidade de energia. É a energia atômica.

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LIGAÇÕES QUIMICAS

Ligações químicas são uniões estabelecidas entre átomos para formarem moléculas ou, no caso de ligações iônicas ou metálicas, aglomerados atômicos organizados de forma a constituírem a estrutura básica de uma substância ou composto. Na Natureza existem uma centena de elementos químicos. Os átomos destes elementos químicos ao se unirem formam a grande diversidade de substâncias químicas.

As ligações químicas podem ocorrer através da doação e recepção de elétrons entre os átomos, que se transformam em íons que mantém-se unidos via a denominada ligação iônica. Como exemplo tem-se o cloreto de sódio (NaCl). Compostos iônicos conduzem electricidade no estado líquido ou dissolvidos, mas não quando sólidos. Eles normalmente têm um altoponto de fusão e alto ponto de ebulição. Uma analogia seria comparar os elementos químicos ao alfabeto que, uma vez organizado seguindo uma dada regra ou ordem, leva as letras a formarem palavras imbuídas de significado distinto e bem mais amplo daquele disponível quando separadas.

Os átomos, comparando, seriam as letras, e as moléculas ou aglomerados organizados seriam as palavras. Na escrita não podemos simplesmente ir juntando as letras para a formação de palavras: aasc em português não tem significado (salvo se corresponder a uma sigla); porém se organizarmos essas mesmas letras teremos a palavra casa, que certamente tem significado "físico". Assim como na escrita, há regras físico-químicas a serem obedecidas, e a união estabelecida entre átomos não ocorre de qualquer forma, devendo haver condições apropriadas para que a ligação entre os átomos ocorra, tais como: afinidade, contato, energia, etc.

Outro tipo de ligações químicas ocorre através do compartilhamento de elétrons: a ligação covalente. Como exemplo tem-se a água (H2O). Dá-se o nome de molécula apenas à estrutura em que todos os seus átomos conectam-se uns aos outros de forma exclusiva via ligação covalente. Existe também a ligação metálica onde os elétrons das últimas camadas dos átomos do metal soltam-se dos respectivos íons formados e passam a se movimentar livremente entre todos os íons de forma a mantê-los unidos. Um átomo encontra-se assim ligado não apenas ao seu vizinho imediato, como na ligação covalente, mas sim a todos os demais átomos do objeto metálico via uma nuvem de elétrons de longo alcance que se distribui entorno dos mesmos.

Ligações Iônicas ou Eletrovalentes[editar | editar código-fonte]

Ver artigo principal: Ligação iônica

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Configuração Eletrônica de lítio efluor.

O Lítio tem um elétron em sua camada de valência, mantido com pouca dificuldade porque sua energia de ionização é baixa. O Fluor possui 7 elétrons em sua camada de valência. Quando um elétron se move do lítio para o fluor, cada íon adquire a configuração de gás nobre. A energia de ligação proveniente da atração eletrostática dos dois íons de cargas opostas tem valor negativo suficiente para que a ligação se torne estável.

Ligações Iônicas são um tipo de ligação química baseada na atração eletrostática entre dois íons carregados com cargas opostas.[3] [4] Na formação da ligação iônica, um metal tem uma grande tendência a perder elétron(s), formando um íon positivo ou cátion. Isso ocorre devido à baixa energia de ionização de um metal, isto é, é necessária pouca energia para remover um elétron de um metal.

Simultaneamente, o átomo de um ametal (não-metal) possui uma grande tendência a ganhar elétron(s), formando um íon de carga negativa ouânion. Isso ocorre devido à sua grande afinidade eletrônica. Sendo assim, os dois íons formados, cátion e ânion, se atraem devido a forças eletrostáticas e formam a ligação iônica.

Se estes processos estão interligados, ou seja, o(s) elétron(s) perdido(s) pelo metal é(são) ganho(s) pelo ametal, então, seria "como se fosse" que, na ligação iônica, houvesse a formação de íons devido à "transferência" de elétrons do metal para o ametal.[5] Esta analogia simplista é muito utilizada no Ensino Médio, que destaca que a ligação iônica é a única em que ocorre a transferência de elétrons. A regra do octeto pode ser utilizada para explicar de forma simples o que ocorre na ligação iônica. Exemplo: Antes da formação da ligação iônica entre um átomo de sódio e cloro, as camadas eletrônicas se encontram da seguinte forma:

11Na - K = 2; L = 8; M = 1

17Cl - K = 2; L = 8; M = 7

O sódio possui 1 elétron na última camada (camada M). Bastaria perder este elétron para que ele fique "estável" com 8 elétrons na 2ª camada (camada L). O cloro possui 7 elétrons na sua última camada (camada M). É bem mais fácil ele receber 1 elétron e ficar estável do que perder 7 elétrons para ficar estável, sendo isto o que acontece.

Sendo assim, é interessante ao sódio doar 1 elétron e ao cloro receber 1 elétron. No esquema abaixo, está representado este processo, onde é mostrado apenas a camada de valência de cada átomo. Seria como se fosse que os átomos se aproximam e ocorre a transferência de elétron do sódio para o cloro:

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O resultado final da força de atração entre cátions e ânions é a formação de uma substância sólida, em condições ambientes (25 °C, 1 atm). Não existem moléculas nos sólidos iônicos. Em nível microscópico, a atração entre os íons acaba produzindo aglomerados com formas geométricas bem definidas, denominadas retículos cristalinos. No retículo cristalino cada cátion atrai simultaneamente vários ânions e vice-versa.

Características dos compostos iônicos[editar | editar código-fonte]

Apresentam forma definida, são sólidos nas condições ambientes;

Possuem altos ponto de fusão e ponto de ebulição;

Conduzem corrente elétrica quando dissolvidos em água ou fundidos.

OBS.: O hidrogênio faz ligação iônica com metais também. Embora possua um elétron, não é metal, logo, não tende a perder esse elétron. Na verdade, o hidrogênio tende a receber um elétron ficando com configuração eletrônica igual à do gás hélio.

Ligações Covalentes ou Moleculares[editar | editar código-fonte]

Ligação covalente ou molecular é aquela onde os átomos possuem a tendência de compartilhar os elétrons de sua camada de valência, ou seja, de sua camada mais instável. Neste tipo de ligação não há a formação de íons, pois as estruturas formadas são eletronicamente neutras, como o exemplo abaixo, da água. Ele necessita de dois elétrons para ficar estável e o H irá compartilhar seu elétron com o O. Sendo assim o O ainda necessita de um elétron para se estabilizar, então é preciso de mais um H e esse H compartilha seu elétron com o O, estabilizando-o. Sendo assim é formado uma molécula o H2O.

OBS.: Ao compartilharem elétrons, os átomos podem originar uma ou mais substâncias simples diferentes. Esse fenômeno é denominado alotropia. Essa substâncias são chamadas de variedades alotrópicas. As variedades podem diferir entre si pelo número de átomos no retículo cristalino. Ex.: Carbono, Oxigênio, Enxofre, Fósforo.

Características dos compostos moleculares[editar | editar código-fonte]

Podem ser encontrados nos três estados físicos;

Apresentam ponto de fusão e ponto de ebulição menores que os compostos iônicos;

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Quando puros, não conduzem eletricidade;

Quando no estado sólido, podem apresentar dois tipos de retículos cristalinos (R. C. Moleculares, R. C. Covalente).

Ligações covalentes coordenadas[editar | editar código-fonte]

Este tipo de ligação ocorre quando os átomos envolvidos já atingiram a estabilidade com os oito ou dois elétrons na camada de valência. Sendo assim eles compartilham seus elétrons disponíveis, como se fosse um empréstimo para satisfazer a necessidade de oito elétrons do elemento com o qual está se ligando.

Ligação metálica[editar | editar código-fonte]

A ligação metálica ocorre entre metais, isto é, átomos de alta eletropositividade (tendência a doar elétrons).

Num sólido, os átomos estão dispostos de maneira variada, mas sempre próximos uns aos outros, compondo um retículo cristalino. Enquanto certos corpos apresentam os elétrons bem presos aos átomos, em outros, algumas dessas partículas permanecem com certa liberdade de se movimentarem no cristal. É o que diferencia, em termos de condutibilidade elétrica, os corpos condutores dos isolantes. Nos corpos condutores, muitos dos elétrons se movimentam livremente no cristal, de forma desordenada, isto é, em todas as direções. E, justamente por ser caótico, esse movimento não resulta em qualquer deslocamento de carga de um lado a outro do cristal.

Aquecendo-se a ponta de uma barra de metal, coloca-se em agitação os átomos que a formam e os que lhe estão próximos. Os elétrons aumentam suas oscilações e a energia se propaga aos átomos mais internos. Neste tipo de cristal os elétrons livres servem de meio de propagação do calor - chocam-se com os átomos mais velozes, aceleram-se e vão aumentar a oscilação dos mais lentos. A possibilidade de melhor condutividade térmica, portanto, depende da presença de elétrons livres no cristal. Estudando-se o fenômeno da condutibilidade elétrica, nota-se que, quando é aplicada uma diferença de potencial, por meio de uma fonte elétrica às paredes de um cristal metálico, os elétrons livres adquirem um movimento ordenado: passam a mover-se do pólo negativo para o pólo positivo, formando um fluxo eletrônico orientado na superfície do metal, pois como se trabalha com cargas de mesmo sinal, estas procuram a maior distância possível entre elas. Quanto mais elétrons livres no condutor, melhor a condução se dá.

Os átomos de um metal têm grande tendência a perder elétrons da última camada e transformar-se em cátions. Esses elétrons, entretanto, são simultaneamente atraídos por outros íons, que então o perdem novamente e assim por diante. Por isso, apesar de predominarem íons positivos e elétrons livres, diz-se que os átomos de um metal são eletricamente neutros.

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Os átomos mantêm-se no interior da rede não só por implicações geométricas, mas também por apresentarem um tipo peculiar de ligação química, denominada ligação metálica. A união dos átomos que ocupam os "nós" de uma rede cristalina dá-se por meio dos elétrons de valência que compartilham (os situados em camadas eletrônicas não são completamente cheias). A disposição resultante é a de uma malha formada por íons positivos e uma nuvem eletrônica.

Teoria da nuvem eletrônica[editar | editar código-fonte]

Segundo essa teoria, alguns átomos do metal "perdem" ou "soltam" elétrons de suas últimas camadas; esses elétrons ficam "passeando" entre os átomos dos metais e funcionam como uma "cola" que os mantém unidos. Existe uma força de atração entre os elétrons livres que se movimentam pelo metal e os cátions fixos.

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ESTEQUIOMETRIA DAS REAÇÕES QUIMICAS E SUAS RELAÇÕESEstequiometria é o cálculo da quantidade das substâncias envolvidas numa reação química.Este é feito com base nas leis das reações e é executado, em geral, com o auxílio das equações químicas correspondentes. Esta palavra, estequiometria, é derivada do grego: stoikheion = elemento, emetron = medida ou medição.Nas reações químicas, as substâncias reagem entre si originando produtos em proporções específicas. Desse modo, é possível calcular quanto de produto será formado, ou o rendimento da reação. Se quisermos determinado rendimento, podemos também calcular quanto deverá ser utilizado de reagente.

Por meio dos cálculos estequiométricos é possível fazer essas e outras relações específicas. Mas, antes de tudo, precisamos conhecer as proporções existentes entre os elementos que formam as diferentes substâncias. E essas proporções são dadas pelas fórmulas moleculares, percentuais e mínimas ou empíricas.Além disso, a base dos coeficientes de qualquer reação são as leis ponderais:

Lei da conservação da massa– Num sistema fechado, a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos;

Lei das proporções constantes– Toda substância apresenta uma proporção em massa constante na sua composição. Além disso, a lei volumétrica de Gay-Lussac também nos fornece uma importante informação: se a pressão e a temperatura não mudarem, os volumes dos gases participantes de uma reação têm entre si uma relação de números inteiros e pequenos.Usa-se nos cálculos estequiométricos a relação mostrada abaixo:

1 mol ↔ 6. 1023 moléculas ou fórmulas unitárias ↔ massa molar em g/mol ↔ 22,4 L (nas CNTP*)*Condições Normais de Temperatura e Pressão.

Vejamos um exemplo de cálculo estequiométrico em que se relacionará apenas quantidade de matéria (mols).

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Exemplo:Qual a quantidade de matéria de álcool etílico, C2H6O(l), que deve reagir para fornecer 12 mols de gás carbônico? Considere esta uma reação de combustão completa.Equação Balanceada:

C2H6O(l)  +   3 O2(g) →   2CO2(g)  + 3 H2O(v)

Observe que 1 mol de álcool produz 2 mols de gás carbônico, assim pode-se fazer uma regra de três simples para resolver o problema:

1 mol -------------------  2 mols

x-------------------------12 mols

X=6 mols

Resposta:6 mols de álcool etílico são necessários para gerar 12 mols de gás carbônico.

Lembre-se que é possível relacionar também massa, número de moléculas e volume molar. Porém, em todos esses casos é necessário seguir as seguintes regras fundamentais:

Na Química, assim como em muitos ramos de nossa sociedade, os cálculos estão muito presentes. Principalmente no que diz respeito aos cálculos estequiométricos, que são cálculos das quantidades de reagentes e/ou produtos de uma reação química. Por exemplo, nas indústrias químicas, é necessário descobrir quanto de reagente será necessário utilizar para que determinada reação apresente o rendimento desejado.Esses cálculos são feitos com base nas leis das reações e na teoria atômica molecular, além de serem executados com a ajuda das proporções mostradas nas equações químicas.

Por exemplo, em geral, quando vamos resolver algum exercício de estequiometria, é necessário primeiro sabermos escrever a equação química balanceada que representa a reação em questão. Posteriormente, analisamos as proporções estequiométricas dadas pela equação e, por último, usamos regras de três que relacionam as substâncias envolvidas.

Regras fundamentais dos cálculos estequiométricos

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Essas relações que iremos fazer se baseiam nas Leis Ponderais, que são duas: a Lei das Proporções Constantes de Proust, que diz que quando várias substâncias se combinam para formar um composto, sempre o fazem em uma relação de massa definida; e a Lei da Conservação da Massa de Lavoisier, que mostra que a massa total dos produtos em uma reação é sempre igual à massa total dos reagentes em um sistema fechado.

Além disso, uma lei muito importante é a Lei volumétrica de Gay-Lussac que enuncia que se a pressão e a temperatura dos gases participantes de uma reação não mudarem, os seus volumes terão entre si uma relação de números inteiros e pequenos.

A pergunta e os dados fornecidos no enunciado podem relacionar a massa, a quantidade de matéria (mol), número de moléculas e o volume das substâncias envolvidas. Assim, para estabelecer relações corretas envolvendo cada uma dessas grandezas é indispensável saber o seguinte:

Dados importantes em estequiometriaVeja alguns exemplos de como resolver esses tipos de exercícios:

Exemplo 1: Relação entre massa e massa:Qual é a massa de óxido cúprico obtida por meio de 2,54 g de cobre metálico. (Dados: Massas atômicas: O = 16; Cu = 63,5).

Resolução:Primeiro escrevemos a equação química devidamente balanceada:

2 Cu + O2 → 2 CuOPor meio da equação, vemos que a relação entre o cobre metálico (Cu) e o óxido cúprico (CuO) é de 1 : 1, pois 2 mols de Cu dão origem a 2 mols de CuO.

Baseado nessas informações podemos relacionar a massa que é obtida na reação teórica acima com a massa que será obtida por meio da massa dada no exercício:

Massa molecular do Cu = 63,5 g/molMassa molecular do CuO = 63,5 + 16 = 79,5 g/molComo na reação acima são 2 mols de cada, temos:

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2 . 63,5 g de Cu --------- 2 . 79,5 g de CuO     2,54 g de Cu --------- x127x = 159 . 2,54     x = 403,86 / 127     x = 3,18 g de CuOIsso significa que a massa de óxido cúprico obtida a partir de 2,54 g de cobre metálico será de 3,18 g.Exemplo 2: Relação de Quantidade de matéria e número de moléculas (constante de Avogadro):Quantas moléculas de gás oxigênio são consumidas na combustão de 5 mol de álcool etílico?

Resolução:1º) Equação química balanceada:

                                                                                             1 C2H6O(l) + 3 O2(g) → 2 CO2 + 3 H2O(v)

                                                                                                    ↓                ↓       ↓             ↓2º) Proporção estequiométrica:                                                1 mol        3 mol     2 mol       3 mol3º) Regras de três:

1 mol de C2H6O(l) -------- 3 mol de O2(g)

5 mol de C2H6O(l) -------- xx = 15 mol de O2(g)

Visto que o exercício quer saber a quantidade de moléculas de gás oxigênio, relacionamos a quantidade de matéria (número de mol) com o número de Avogadro:

1 mol --- 6,0 . 1023 moléculas15 mol --- xx = 90 . 1023 = 9,0 . 1024 moléculas de O2.Exemplo 3: Relação entre volume e massa:Ao se realizar a calcinação de 200 g de carbonato de cálcio nas condições normais de temperatura e pressão, qual será o volume de gás carbônico obtido? (Dados: Massas atômicas: C = 12; O = 16, Ca = 40).

Resolução:1º) Equação química balanceada:

                                                                                             1CaCO3 → CaO + CO2

                                                                                                    ↓             ↓          ↓2º) Proporção estequiométrica:                                             1 mol       1 mol   1 molMassa molecular do CaCO3= 40 + 12 + (3 . 16) = 100 g/molMassa molecular do CO2 = 12 + (2 . 16) = 44 g/mol

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3º) Regra de três:

1 mol → 22,4 L (CNTP)

100 g de CaCO3-------- 22,4 L200 g de CaCO3 -------- vv = 44,8 L de CO2

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ACIDOS E BASES

Ácidos e bases (também chamadas de álcalis) são costumeiramente lembrados como substâncias químicas perigosas, corrosivos capazes de dissolver metais como se fossem comprimidos efervescentes. Mas a presença dos ácidos e base na nossa vida cotidiana é bem mais ampla e menos agressiva do que se imagina.Eles também são componentes usuais de refrigerantes, alimentos, remédios, produtos de higiene ou cosméticos. São ainda matérias primas indispensáveis em um vasto universo de aplicações industriais. A tal ponto que a produção de ácido sulfúrico e soda cáustica de um país chega a ser considerada um dos indicadores do seu nível de atividade econômica.

Definições de ácidos e basesA definição mais tradicional dos ácidos e bases foi dada pelo cientista sueco Svante Arrhenius, que estabeleceu os ácidos como substâncias que - em solução aquosa - liberam íons positivos de hidrogênio (H+), enquanto as bases, também em solução aquosa, liberam hidroxilas, íons negativos OH-.Assim, quando diluído em água, o cloreto de hidrogênio (HCl) ioniza-se e define-se como ácido clorídrico, como segue:

Já o hidróxido de sódio, a popular soda cáustica, ao se ionizar em água, libera uma hidroxila OH-, definindo-se assim como base:

Um desdobramento da definição de Arrhenius é a regra de reação para ácidos e bases entre si, segundo a qual:

Se reagirmos os já citados ácido clorídrico e soda cáustica, teremos:

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Sendo o NaCl, o cloreto de sódio, o nosso velho conhecido sal de cozinha.

Outras definições de ácidos e basesUma outra definição para ácidos e bases foi dada pelo dinamarquês Johannes N. Bronsted e pelo inglês Thomas Lowry, independentemente, ficando conhecida comodefinição protônica. Segundo os dois, ácido é uma substância capaz de ceder umpróton a uma reação, enquanto base é uma substância capaz de receber um próton.A definição de Bronsted-Lowry é mais abrangente que a de Arrhenius, principalmente pelo fato de nem todas as substâncias que se comportam como bases liberarem uma hidroxila OH-, como é o caso da amônia (NH3). Além disso, a definição protônica não condiciona a definição de ácidos e básicos à dissolução em meio aquoso, como propunha a do químico sueco.Bronsted e Lowry definiram ácidos e bases a partir dos prótons que liberavam e recebiam. Já o norte-americano Gilbert Newton Lewis se voltou para os elétrons ao desenvolver sua definição. De acordo com ela, ácidos são substâncias que, numa ligação química, podem receber pares eletrônicos, enquanto as bases são aquelas que cedem estes pares.

A definição de Lewis abrange as de Arrhenius e a definição protônica, que, entretanto, continuam válidas dentro de suas próprias abrangências.

Identificação dos ácidos e basesOs ácidos possuem sabor azedo, como o encontrado nas frutas cítricas ricas no ácido de mesmo nome. Já as base tem gosto semelhante ao do sabão (sabor adstringente). Mas, felizmente, há modos mais eficazes e seguros de identificar ácidos e bases do que o paladar.

É possível medir a concentração de hidrogênio iônico em uma solução a partir de uma escala logarítmica inversa, que recebeu o nome de potencial hidrogeniônico, ou simplesmente, escala de pH.Esta escala vai de zero a 14, sendo o pH 7 considerado neutro. Os valores menores que sete classificam a solução medida como ácida e os maiores que sete, como alcalinos (bases).

Escala de pH:

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Para se medir o pH, usam-se combinações de substâncias indicadoras, como a fenolftaleína, que mudam de cor conforme a posição da substância testada na escala acima.

Também são usados instrumentos como os medidores de pH por eletrodo indicador, que mede as diferenças de potencial elétrico produzidas pelas concentrações de hidrogênio e indica o resultado dentro da escala de 0 a 14.

Carlos Roberto de Lana é engenheiro químico.

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ELETROQUIMICA

Eletroquímica é uma área da química que estuda as reações que produzem corrente elétrica através de reações chamadas de oxidação e redução. Também estuda as reações que ocorrem por intermédio do fornecimento de corrente elétrica, conhecidas como eletrólise. As reações ocorrem trocas de elétrons entre os átomos e os íons.  A eletroquímica está muito presente no nosso dia-a-dia. Está presente basicamente em pilhas e baterias utilizadas em aparelhos eletrônicos, como celular, controle remoto, lanternas, filmadoras, calculadoras, brinquedos eletrônicos, rádios à pilha, computadores, e muitos outros. 

Os elementos envolvidos em uma reação eletroquímica são caracterizados pelo número de elétrons que têm. O número de oxidação de um íon é o número de elétrons que este aceitou ou doou quando comparado com seu estado neutro (que é definido como tendo número de oxidação igual a zero). Se um átomo ou íon doa elétrons em uma reação, seu número de oxidação aumenta, se aceita um elétron seu número diminui.A perda de elétrons de uma substância é chamada oxidação, e o ganho é conhecido como redução.

Uma reação na qual ocorrem oxidação e redução é chamada de reação redox.

Para uma reação ser considerada eletroquímica, deve envolver passagem de corrente elétrica em uma distância finita maior que a distância interatômica.

Uma reação eletroquímica é uma reação redox que ocorre com a simultânea passagem de corrente entre dois elétrodos.

A corrente que circula no meio reacional pode ter duas origens:

No próprio meio, quando então tem-se uma pilha eletroquímica.

Gerada por uma fonte elétrica externa, quando então tem-se uma célula eletrolítica

Em ambos os casos, tem-se sempre dois elétrodos:

Ânodo: elétrodo para onde se dirigem os ânions ou, alternativamente, onde se formam cátions. Nesse elétrodo sempre ocorre corrosão, com consequente perda de massa, e sempre ocorre oxidação dos ânions ou, alternativamente a formação dos cátions a partir do metal do elétrodo (quando então tem-se também uma oxidação).

Cátodo: elétrodo para onde se dirigem os cátions. Nesse elétrodo ocorre sempre depósito, e também redução dos cátions.

No estudo dos células eletroquímicas (pilhas ou células eletrolíticas) mediante a termodinâmica, faz-se uso de uma abordagem de equilíbrio - a corrente que passa pela célula éinfinitesimal, a reação ocorre mediante pequenas passagens de carga pelos elétrodos (pela lei da conservação da carga a carga que entra por um elétrodo é a mesma que sai pelo outro).

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Nesse caso, a célula se caracteriza por uma força eletromotriz ou f.e.m. (ε). Na prática pode-se dizer que consiste numa diferença de potencial em circuito aberto. Essa diferença de potencial é função de fatores tais como concentração dos reagentes, solvente, temperatura e, em muitíssima menor contribuição, a pressão.

No meio reacional, os íons tem geralmente diferentes "velocidades", que normalmente são baixas, devido a viscosidade que eles têm de vencer. Para se medir tais "velocidades", define-se a mobilidade de um íon. A mobilidade iônica (u) de um íon consiste na sua velocidade na direção do campo elétrico de intensidade unitária, e tem unidades m s-1/V m-

1 ou, simplesmente m2 s-1 V-1.

Por outro lado, em regiões próximas aos elétrodos, a cinética toma outras feições, já que então depende de fenômenos de superfície, o que forçosamente envolve a noção de energia superficial.

De qualquer modo, os íons movimentam-se e sofrem oxirredução sempre envoltos em algumas camadas de solvente, ou seja, estão sempre solvatados. Essa é a razão principal pelo qual os íons se movimentam com dificuldade.

A solvatação é determinada, em grande parte, por dois fatores: a carga do íon e seu raio. Como o jogo de interações múltiplas entre os íons é muito complexo, faz-se uso de simplificações, principalmente quando se admitem grandes diluições.

De outro modo, a noção de concentração não é inteiramente útil, no sentido de que não mede diretamente o que acontece. Como sofrem múltiplas interações, elas se somam de forma complexa, em grandes concentrações. Então é mais conveniente usar o conceito de atividade.

No caso de uma célula eletroquímica, em função da complexidade dessas interações, não segue necessariamente a lei de Ohm. Ou seja, a corrente elétrica não é proporcional à tensão elétrica aplicada à célula.

Uma pilha útil é aquela na qual o potencial gerado tem alguma vantagem sobre o custo da pilha. Para obter-se um bom potencial, é necessário que a diferença entre os potências do ânodo e do cátion seja grande: o agente redutor deve ter potencial negativo e o oxidante deve ter potencial positivo.

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MecanismosPara entender-se os processos químicos envolvidos, estabeleceremos as reações químicas da pilha de Volta e de Daniell.

Sendo catodo o eletrodo positivo, e sendo o eletrodo onde ocorre a redução, ocorre ganho de elétrons. O anodo sendo o eletrodo negativo, é o eletrodo onde ocorre oxidação, ocorrendo perda de elétrons.

As semi-equações das reações que ocorrem:

Cu2+ + 2 e- → Cu(s)

o íon cobre (Cu2+) da solução é reduzido pelos dois elétrons, por 2 e-, que são providos pela corrente elétrica.

Zn(s) → Zn2+ + 2 e-

o zinco metálico é oxidado, formando íon zinco (Zn2+) e há a liberação de dois elétrons, 2 e-. Estes elétrons liberados serão os responsáveis pela geração da corrente elétrica do sistema (no caso, a pilha).

Cu2+ + 2 e- → Cu0

Zn0 → Zn2+ + 2 e-

______________________Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu

Com o prosseguimento da reação, ocorrerá formação de cobre metálico, que se deposita no eletrodo de cobre, em sua superfície, enquanto o eletrodo de zinco é corroído, pois o zinco estará se transformando em íons que passarão para a solução de sulfato de zinco.

A pilha de Daniell pode ser escrita por:

Zn0 + Cu2+(aq) → Zn2+

(aq) + Cu0

ou, de uma forma mais esquemática, que pode ser adaptada a diversas pilhas, com diversos eletrodos metálicos:

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu

onde, || representa a ponte salina.

Eletroquímica é a parte da química que estuda a transformação de energia química em energia elétrica e vice-versa. A transformação é através das reações químicas entre os elementos presentes na

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reação, onde um perde elétrons e o outro ganha. Todos os processos envolvem reações de oxirredução.

Oxidação: é a perda de elétrons.

Fe0 -> Fe+2 + 2 elétronsferro -> ferrugem

Redução: é o ganho de elétrons.

Al+3 + 3 elétrons -> Al

Os processos de oxidação e redução são simultâneos.

Número de oxidação (Nox)

É a carga elétrica que o átomo adquire ao perder ou ganhar elétrons.

Tabela de Nox fixoToda substância simples, metais puros e gases nobres possuem Nox = 0Ex: H2(g), O2(g), O3(g), Fe0(s), Hg0(s), Ne0, He0, Ni0(s)...

Família / Elemento Nox (carga)1A e Ag +12A e Zn +23A +35A -36A -27A -1Oxigênio -2Hidrogênio +1

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Como Calcular o Nox de um elemento?Regras:* Em uma substância neutra a soma de todas as cargas deve ser zero.* Em íons (cátions e ânions) a soma das cargas deve ser igual a carga aparente do íon.

Reações de Oxirredução

São aquelas que sofrem mudanças no Nox dos elementos conforme vão ocorrendo. Podemos também dizer que a reação de oxirredução ocorre quando há transferências de elétrons.

Como vimos anteriormente:Oxidação -> é a perda de elétrons e há aumento do Nox.Redução -> é o ganho de elétrons e há diminuição do Nox.Vimos também que a oxidação e a redução são processos simultâneos.Ex:

Agente oxidante: é a espécie química que sofreu redução na reação. Ele provoca oxidação em alguém.Agente redutor: é a espécie que sofreu oxidação, ou seja, ele provoca a redução em alguém.

Pelo exemplo acima, temos que o agente oxidante é I2+5 e o agente redutor é o C+2.