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Engenharia Ambiental ·
Química Inorgânica 3
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2ª edição DIREÇÃO SUPERIOR Chancellor Joaquim de Oliveira Reitora Marlene Salgado de Oliveira Presidente da Mantenedora Wellington Salgado de Oliveira PróReitor de Planejamento e Finanças Wellington Salgado de Oliveira PróReitor de Organização e Desenvolvimento Jefferson Salgado de Oliveira PróReitor Administrativo Wallace Salgado de Oliveira PróReitora Acadêmica Jaina dos Santos Mello Ferreira PróReitor de Extensão Manuel do Souza Esteves DEPARTAMENTO DE ENSINO A DISTÂNCIA Gerência Nacional do EAD Bruno Mello Ferreira Gestor Acadêmico Diogo Pereira da Silva FICHA TÉCNICA Texto Ana Paula Cardozo de Oliveira Revisão Ortográfica Rafael Dias de Carvalho Moraes Christina Corrêa da Fonseca Projeto Gráfico Antonia Machado Eduardo Bordoni Fabrício Ramos e Victor Narciso Supervisão de Materiais Instrucionais Antonia Machado Ilustração Eduardo Bordoni e Fabrício Ramos Capa Eduardo Bordoni e Fabrício Ramos COORDENAÇÃO GERAL Departamento de Ensino a Distância Rua Marechal Deodoro 217 Centro Niterói RJ CEP 24020420 wwwuniversoedubr Palavra da Reitora Acompanhando as necessidades de um mundo cada vez mais complexo exigente e necessitado de aprendizagem contínua a Universidade Salgado de Oliveira UNIVERSO apresenta a UNIVERSOEAD que reúne os diferentes segmentos do ensino a distância na universidade Nosso programa foi desenvolvido segundo as diretrizes do MEC e baseado em experiências do gênero bemsucedidas mundialmente São inúmeras as vantagens de se estudar à distância e somente por meio dessa modalidade de ensino são sanadas as dificuldades de tempo e espaço presentes nos dias de hoje O aluno tem a possibilidade de administrar seu próprio tempo e gerenciar seu estudo de acordo com sua disponibilidade tornandose responsável pela própria aprendizagem O ensino à distância complementa os estudos presenciais à medida que permite que alunos e professores fisicamente distanciados possam estar a todo momento ligados por ferramentas de interação presentes na Internet através de nossa plataforma Além disso nosso material didático foi desenvolvido por professores especializados nessa modalidade de ensino em que a clareza e objetividade são fundamentais para a perfeita compreensão dos conteúdos A UNIVERSO tem uma história de sucesso no que diz respeito à educação à distância Nossa experiência nos remete ao final da década de 80 como o bemsucedido projeto Novo Saber Hoje oferece uma estrutura em constante processo de atualização ampliando as possibilidades de acesso a cursos de atualização graduação ou pósgraduação Reafirmando seu compromisso com a excelência no ensino e compartilhando as novas tendências em educação a UNIVERSO convida seu aluno a conhecer o programa e usufruir das vantagens que o estudar à distância proporciona Seja bemvindo à UNIVERSOEAD Professora Marlene Salgado de Oliveira Reitora Sumário Apresentação da disciplina 07 Plano da disciplina 08 Unidade 1 A matéria 11 Unidade 2 Método Científico 39 Unidade 3 Tabela Periódica 63 Unidade 4 Ligação Química 89 Unidade 5 Ácidos e Bases 111 Considerações finais 131 Conhecendo o autor 132 Referências 133 Anexos 135 Plano da Disciplina Química Inorgânica Seja bemvindo a disciplina de Química Inorgânica Unidade 3 Tabela Periódica Nesta terceira unidade aprenderemos a conhecer e trabalhar com a tabela periódica identificando grupos e períodos identificando semelhanças e diferenças nas propriedades de alguns elementos 1 A Matéria Unidade 5 Ácidos e Bases Nesta quinta e última unidade aprenderemos a diferenciar os conceitos de ácidos e bases de Arrhenius BrønstedLowry e Lewis Utilizando os valores de Ka poderemos prever as forças relativas de ácidos e bases Objetivos da Unidade Fazer uso dos conceitos de ácidos e bases de Arrhenius BrønstedLowry e Lewis Determinar o ácido e base de Brønsted em uma reação química e identificar seus pares conjugados Calcular a expressão da constante de equilíbrio para ácidos e bases Através do uso de indicadores determinar se uma solução é ácida ou básica Bons estudos A Química está presente em inúmeras atividades de nossas vidas como na medicina na agricultura contribuindo para evolução dos esportes em nossas casas Podemos então observar como ela está tão presente em nosso cotidiano O estudo dessa disciplina tem como objetivo principal ajudálo a desvendar os fenômenos desse mundo que o cerca Nesta primeira unidade iremos estudar os conceitos fundamentais dessa Ciência o conceito de matéria sua composição e suas propriedades alguns métodos de separação de misturas homogêneas e heterogêneas Objetivos da Unidade Classificar a matéria Reconhecer os diferentes estados físicos da matéria Identificar a diferença entre substâncias puras e misturas Identificar a diferença entre misturas homogêneas e heterogêneas Identificar as propriedades da matéria Plano da Unidade A Matéria Classificação da matéria Comparação entre curvas de aquecimento de substâncias puras e misturas Métodos de separação de misturas Propriedades da matéria Bons estudos Química Inorgânica Exemplos gás nitrogênio N₂ gás oxigênio O₂ ozônio O₃ ferro Fe A matéria Comparação entre curvas de aquecimento de substâncias puras e misturas O gráfico de substância pura tem como característica apresentar dois patamares constantes ou seja a temperatura de fusão e a temperatura de ebulição não mudam durante todo o processo Podemos utilizar o gráfico de aquecimento da água gráfico abaixo como exemplo Se pegarmos uma amostra de gelo e iniciarmos o processo de aquecimento sob pressão de uma atmosfera 1 atm iremos observar que o gelo irá permanecer no estado sólido até a temperatura de 0ºC Exatamente nesse ponto começará a fusão que é a passagem do estado sólido para o líquido Durante todo o processo de fusão coexistem os estados físico sólido e líquido e a temperatura permanece constante Com o término da fusão existe apenas o estado líquido e a temperatura volta a subir até os 100ºC onde se inicia o ponto de ebulição Nesse momento ponto de ebulição a temperatura permanece constante e existem os estado físico líquido e gasoso vapor Terminada a ebulição existirá apenas o estado físico gasoso vapor e a temperatura continuará a subir se continuarmos o aquecimento do sistema Quando comparamos um gráfico de substância pura e um de misturas podemos notar a diferença nos patamares que indica os pontos de fusão e ebulição Como já vimos o gráfico de uma substância pura apresenta temperaturas de fusão e ebulição constantes Enquanto o gráfico que representa uma mistura não apresenta temperaturas de fusão e ebulição constantes As misturas podem ser classificadas em eutéticas e azeotrópicas A mistura eutética apresenta comportamento semelhante ao de uma substância pura quando comparado o ponto de fusão ou seja a temperatura de fusão é constante A mistura azeotrópica é toda mistura que se comporta como uma substância pura em seu ponto de ebulição ou seja a temperatura de ebulição é constante Métodos de separação de misturas A separação de misturas muitas das vezes se faz necessário para que seja possível obter as substâncias em sua forma pura Em nosso dia a dia existem muitos exemplos de separação de misturas desde a dona de casa que utiliza o método da catação ao escolher os melhores grãos de feijão para cozimento a análise de sangue para exames a dessalinização da água do mar que é muito utilizada em regiões onde há uma escassez de água para consumo doméstico Vamos conhecer alguns métodos de separação para misturas homogêneas e heterogêneas Separação de misturas heterogêneas Separação de misturas constituídas por Mistura de dois ou mais sólidos Filtração Neste método de separação a fase sólida fica retida no filtro e a líquida passa através dos orifícios do papel de filtro filtrado Exemplo filtração do café Atração magnética No processo de atração magnética um dos componentes da mistura é atraído por um ímã Exemplo limalha de ferro areia Dissolução fracionada No método de dissolução fracionada apenas um dos componentes da mistura é dissolvido em um líquido solvente Exemplo açúcar areia água Separação de misturas homogêneas Sólido não dissolvido em líquido Exemplo barro água Destilação simples Nesse processo a mistura que se encontra no balão de destilação é aquecida O componente mais volátil evapora primeiro e ao passar pelo condensador é resfriado condensamse e são recolhidos em outro recipiente em um béquer ou erlenmeyer Nesse processo é necessário que as temperaturas de ebulição de cada substância sejam distantes um do outro Exemplo separação da mistura água H₂O cloreto de sódio NaCl Destilação Fracionada É utilizada para separação de dois líquidos miscíveis com pontos de ebulição diferentes A mistura contida no balão é aquecida e a substância mais volátil que apresenta menor ponto de ebulição evaporará primeiro seguida pela substância menos volátil que irá se condensar ao entrar em contato com as bolinhas contidas na coluna de fracionamento retornando ao balão A substância mais volátil irá se condensar e será recolhida no béquer e a menos volátil ficará retida no balão volumétrico Exemplo utilizada para separação dos derivados do petróleo Cromatografia Através dessa técnica é possível separar e identificar por meio das cores os componentes de uma mistura Propriedades da matéria As matérias apresentam propriedades gerais que são observadas em quaisquer corpos e as propriedades específicas que são características das substâncias que constituem a matéria Dentro as propriedades gerais da matéria podemos destacar massa peso inércia extensão divisibilidade impenetrabilidade compressibilidade elasticidade Vejamos separadamente cada uma delas Massa Esta relacionada à quantidade de matéria de um corpo Sua unidade de medida é o quilograma Kg Peso É uma força gravitacional entre o corpo e a Terra Inércia É a capacidade que os corpos apresentam em manterse em repouso ou em velocidade constante Extensão É a propriedade da matéria em ocupar um lugar no espaço Por exemplo um carro tem a extensão do espaço lugar que ele ocupa Divisibilidade É a capacidade que a matéria apresenta em ser dividida em pedaços cada vez menores Impenetralidade É a capacidade que os corpos apresentam em não ocupar o mesmo lugar no espaço ao mesmo tempo Compressibilidade É a propriedade que a matéria apresenta em reduzir seu volume quando submetida à ação de uma força Elasticidade Capacidade em retornar ao seu estado inicial após sofrer a ação de uma força ao fim da compressão As propriedades específicas que podemos destacar e que os químicos geralmente utilizam são organolépticas que podem ser percebidas pelos nossos sentidos cor brilho sabor e odor físicas ponto de fusão ponto de ebulição densidade estado da matéria dureza ductilidade e propriedades químicas Organolépticas Cor É a propriedade percebida pela visão Podemos identificar se a matéria é ou não colorida Brilho Também percebido pela visão É a capacidade que a matéria apresenta em refletir a luz Sabor Propriedade percebida pelo paladar Se é ou não insípida sem sabor Odor Propriedade percebida pelo olfato Podemos perceber se a matéria apresenta ou não cheiro Físicas Ponto de fusão É a passagem da matéria do estado sólido para líquido Ponto de ebulição É a passagem da matéria do estado líquido para o gasoso Densidade É a relação entre massa de um corpo e seu volume Exemplo Usando a Densidade O alumínio Al é utilizado em estruturas de aviões automóveis barcos utensílios de cozinhas ferramentas e em muitas outras aplicações Ele possui uma densidade de 270 g cm³ Que volume de alumínio em centímetros cúbicos terá massa de 321 g Resolução Você conhece a densidade e a massa da amostra Logo é possível encontrar o seu volume d m V 270 g cm³ 321 g V V 11889 cm³ Estado físico da matéria É possível identificar se a matéria se encontra nos estados físicos sólido líquido ou gasoso Dureza É a resistência que a superfície do corpo apresenta ao ser riscado por outro material O diamante que é utilizado para cortar vidros é a substância mais dura que se conhece na natureza Ductilidade É a capacidade de transformar alguns materiais em fios Como por exemplo o cobre Cu que é utilizado como fios em instalações elétricas Propriedades Químicas É a capacidade da matéria em se transformar em outras substâncias através de reações químicas Chegamos ao fim de nossa primeira unidade de estudo Através dela foi possível relembrar eou aprender alguns conceitos importantes para o entendimento dessa Ciência identificar de quais compostos a matéria é formada as suas propriedades e também quais processos adequados para a separação de seus componentes É hora de se avaliar Lembrese de realizar as atividades desta unidade de estudo Elas irão ajudálo a fixar o conteúdo além de proporcionar sua autonomia no processo de ensinoaprendizagem Exercícios unidade 1 1 As fases de agregação para as substâncias abaixo quando expostas a uma temperatura de 395 C são respectivamente Substância Temperatura de fusão C Temperatura de ebulição C Hidróxido de sódio 3184 13900 Naftaleno 800 2170 Mercúrio 3887 3569 Cloro 1016 345 a Sólido líquido gasoso e líquido b Sólido sólido líquido e gasoso c Líquido sólido líquido e gasoso d Gasoso líquido gasoso e líquido e Sólido gasoso líquido e gasoso 2 Assinale a alternativa incorreta a A reunião de duas ou mais substâncias químicas diferentes é uma mistura b Substâncias simples são formadas por átomos do mesmo elemento químico c Uma mistura eutética apresenta temperatura de fusão constante ou seja a temperatura de fusão não varia durante o processo d A água do mar é um exemplo de substância pura e O granito é um exemplo de mistura heterogênea 7Um químico tem em sua bancada uma amostra desconhecida de massa igual a 247g e um volume de 593 mL Como um dos métodos para identificála ele deseja encontrar a sua densidade Após os cálculos necessários ele verificou que a amostra apresenta densidade gmL igual a a 00042 b 0042 c 042 d 420 e 4200 3Observe algumas etapas de purificação da água que ocorrem nas estagões de tratamento e correlacione cada uma a seu respectivo processo de separação I Misturar lentamente a água após o processo de coagulação para que ocorra a formação de flocos de partículas II Manter água em repouso para que o material formado na etapa anterior se deposite no fundo dos tanques III Após o processo anterior a água passa por um processo onde se utilizam filtros formados por pedras areia e carvão para que as sujeiras restantes fiquem retidas a I filtração II decantação III floculação b I decantação II destilação III filtração c I destilação II filtração III floculação d I floculação II decantação III filtração e I floculação II destilação III filtração Para que a água chegue potável a torneira de sua residência ela passa por vários processos nas estagões de tratamento onde são utilizados durante as etapas alguns produtos químicos para garantir a sua qualidade Sobre a etapa 3 é correto afirmar a Nessa etapa o sólido mais denso as sujeiras se deposita no fundo do recipiente sendo possível visualizar a separação das fases sólida e líquida b Nessa fase do processo a fase sólida fica retida no filtro e a líquida passa através dos orifícios c Nessa etapa é adicionada uma solução de sulfato de alumínio e ocorre a floculação das sujeiras contidas na água d Nesse método de separação a mistura é levada ao aquecimento até total evaporação do líquido que é recolhido em outro reservatório e Nessa etapa do tratamento de águas o sólido mais denso se deposita no fundo do reservatório e o menos denso se aglutiná após adição de sulfato de alumínio 8 Um químico necessita de 2 37 g de uma solução com densidade de 0 819 gcm³ Que volume da solução é necessário 9 A ureia NH₂CONH₂ é um composto orgânico muito utilizado na adubação de fundo de cobertura e adubação foliar Porém seu uso não é recomendado em solos que apresentam pH maior que 7 ou seja solos alcalinos Sua densidade é 132 gcm³ Se você precisa de exatamente 675 mL desse líquido qual é a massa necessária do composto em gramas 10 Um pedaço de alumínio apresenta densidade de 270 gcm³ e uma massa de 283 Kg Determine o volume desse metal Objetivos da Unidade Interpretar as Leis Ponderais Calcular a massa atômica e molecular de um composto Calcular as fórmulas dos compostos químicos Plano da Unidade Leis Ponderais Relações de massa Cálculo de fórmulas Bons estudos Nessa segunda unidade iremos aprender a interpretar as Leis Ponderais Lei de Lavoisier e Lei de Proust calcular a massa molecular a massa atômica e as fórmulas dos compostos químicos 2 Ferro pó Enxofre pó pó preto FeS massa total 88 g Obs Δ aquecimento Lei de Proust Composição das Substâncias ou Lei das Proporções Fixas ou Definidas Substâncias puras apresentam sempre composição em massa constante independente de sua origem Na 1ª experiência massa de Hidrogênio 2 g 1 massa de Oxigênio 16 g 8 Na 2ª experiência massa de Hidrogênio 8 g 1 massa de Oxigênio 64 g 8 Na 3ª experiência massa de Hidrogênio 10 g 1 massa de Oxigênio 80 g 8 Logo Massa de Hidrogênio 2 g 8 g 10 g 1 Massa de Oxigênio 16 g 64 g 80 g 8 Relações de Massa Massa atômica de um elemento MA É determinada através da média ponderada das massas atômicas de seus isótopos Lembrese que isótopos são substâncias que apresentam em comum o mesmo número atômico e diferentes números de massa MA M₁A₁ M₂A₂ M₃A₃ MₙAₙ 100 Onde M₁ massa atômica do isótopo 1 M₂ massa atômica do isótopo 2 A₁ abundância em do isótopo 1 A₂ abundância em do isótopo 2 Exemplos 1 Analisando a tabela abaixo determine a massa atômica do Boro B Isótopos Massa atômica u Constituição 10 B 100129 1991 11 B 110093 8009 Resolução MA 100129 x 1991 110093 x 8009 100 MA 10811 u 2Verifique que a massa atômica do magnésio é 24305 dada as seguintes informações 24 Mg massa 239850 abundância natural 7899 25 Mg massa 249858 abundância natural 1000 26 Mg massa 259826 abundância natural 1101 Resolução MA 239850 x 7899 249858 x 1000 259826 x 1101 100 MA 24305 u 3 O Neônio existe na natureza é constituído de três isótopos na proporção de 9048 de néonio com massa atômica 199924 027 de néonio com massa 209938 e 925 de néonio com massa igual a 219914 Determine a massa atômica aproximada do néonio Resolução MA 199924 x 9048 209938 x 027 219914 x 925 100 MA 2018 u Massa molecular MM A massa de uma molécula corresponde à soma das massas dos átomos que a constituem MM quantidade do elemento 1 x massa atômica do elemento 1 quantidade do elemento 2 x massa atômica do elemento 2 quantidade do elemento n x massa do elemento n H₂O Dados massas atômicas H 1 u O 16 u Resolução Observação Esse valor 602 10²³ é conhecido como número de Avogadro Resolução 375 mol Fe x 55845 g 20942 g Fe 1 mol Fe Cálculo de Fórmulas Fórmula Centesimal Fórmula Centesimal indica às porcentagens em massa dos elementos que compõem a substância analisada Por exemplo o butano obtido a partir do petróleo e utilizado como combustível do gás de cozinha apresenta fórmula molecular C4H10 Sabendose que as massas atômicas do hidrogênio e carbono são respectivamente 1 e 12 podemos calcular a fórmula centesimal desse gás Primeiramente calculemos a fórmula molecular do butano C4H10C4x1248 H10x110 58 gmol de C4H10 A massa total de carbono no butano é igual a 48 e a de hidrogênio é igual a 10 Sendo assim C 58 100 Y 48 Y8276 H 58 100 Z 10 Z1724 Y8276 de carbono Z1724 de hidrogênio Assim a fórmula centesimal do butano é C8276H1724 Fórmula Mínima ou Empírica Fórmula Mínima ou Empírica é a que indica o número de átomos de cada elemento formador da substância analisada expressa em números inteiros e menores possíveis 1 Exemplo Vamos aprender a determinar a fórmula empírica de um composto que apresenta em sua composição apenas átomos de carbono e hidrogênio Após análise desse composto verificouse que ele apresenta 8571 em massa de carbono e 1429 em massa de hidrogênio Para determinação da fórmula empírica vamos seguir os passos abaixo 1 passo Como trabalhamos com porcentagens em massa vamos considerar 100g de amostra Então em 100g de amostra temos 8571 em massa de carbono apresentam 8571 g de carbono 1429 em massa de hidrogênio apresentam 1429 g de hidrogênio 2 passo Devemos determinar o número de átomos de cada elemento Massa atômica do carbono C 12 massa molar 12 gmol Massa atômica do hidrogênio H 1 massa molar 1 gmol Podemos determinar convertendo massa para mols da seguinte maneira Gramas x 1 mol mols Massa molar Assim Número de mols de C 8571 x 112 714 mol de átomos Número de mols de H 1429 x 11 1429 mol de átomos 3º passo Agora devemos determinar os menores números possíveis e inteiros a partir do número de mols de carbono e hidrogênio obtidos Devemos dividir o número de mols de carbono e hidrogênio pelo menor número de mols entre os dois Ao comparar o número de mols de carbono n 714 e de hidrogênio n 1429 observamos que o carbono apresenta o menor número de mol Assim C 714 mol 1 714 H 1429 mol 714 2 A fórmula mínima do composto é C1H2 ou CH2 2º Exemplo Após analise de um composto verificouse que ele apresenta 8276 em massa de carbono e 1724 em massa de hidrogênio Para determinação da fórmula empírica vamos seguir os passos abaixo 1º passo Como trabalhamos com porcentagens em massa vamos considerar 100g de amostra Então em 100 g de amostra temos 8276 em massa de carbono apresentam 8276 g de carbono 1724 em massa de hidrogênio apresentam 1724 g de hidrogênio 2º passo Devemos determinar o número de átomos de cada elemento Massa atômica do carbono C 12 massa molar 12 gmol Massa atômica do hidrogênio H 1 massa molar 1 gmol Podemos determinar converter massa para mols da seguinte maneira Gramas x 1 mol mols Massa molar Assim Número de mols de C 8276 x 1 69 mol de átomos 12 Número de mols de H 1724 x 1 1724 mol de átomos 1 3º passo Agora devemos determinar os menores números possíveis e inteiros a partir do número de mols de carbono e hidrogênio obtidos Devemos dividir o número de mols de carbono e hidrogênio pelo menor número de mols entre os dois Ao comparar o número de mols de carbono n 69 e de hidrogênio n 1724 observamos que o carbono apresenta o menor número de mol Assim C 69 mol 69 1 H 1724 mol 25 69 Podemos observar que o valor encontrado para o hidrogênio não é inteiro logo devemos multiplicar os valores obtidos por um mesmo número de modo a se obter o menor número possível e inteiro Assim se multiplicarmos ambos os resultados por 2 C 1 mol H 25 mol 2 mol x 2 5 mol A fórmula mínima do composto é C2H5 Fórmula Molecular Fórmula molecular é a que indica os elementos que formam a substância e o número de átomos de cada um deles Substância Fórmula Molecular Fórmula Mínima Água H2O H2O Butano C4H10 C2H5 Hidrazina N2H4 NH2 Glicose C12H22O11 C12H22O11 Essa tabela não foi retirada de nenhuma fonte Importante Fórmula Molecular Fórmula Míniman Onde n 1234 Dentro as várias formas de se determinar a fórmula molecular de um composto vamos estudar duas maneiras 1º Método Se conhecermos a porcentagem em massa de cada elemento e a sua massa molecular podemos determinar a fórmula molecular do composto Massa molecular do composto 58 gmol C 8276 H 1724 Considera a fórmula molecular do composto CxHy Logo Cx Hy 58 Sabemos que a massa molar do carbono C é igual a 12 u e do hidrogênio H igual a 1 u Então podemos relacionar a porcentagem em massa com a massa molecular do composto e a massa atômica dos elementos Cx 12x C 58 100 12x 8276 x4 Hy 1y H 58 100 1y 1724 y10 Logo a fórmula molecular do composto é C4H10 2º Método Se conhecermos a porcentagem em massa de cada elemento e calcularmos a fórmula empírica do composto podemos determinar sua fórmula molecular Massa molecular do composto 164 gmol C 7317 H 732 O 1951 Vamos então determinar a fórmula mínima do composto Em cada 100g de amostra temos 7317 em massa de carbono apresentam 7317 g de carbono 732 em massa de hidrogênio apresentam 732 g de hidrogênio 1951 em massa de oxigênio apresentam 1951 g de oxigênio O número de átomos de cada elemento Massa atômica do carbono C 12 massa molar 12 gmol Massa atômica do hidrogênio H 1 massa molar 1 gmol Massa atômica do oxigênio O 16 massa molar 16 gmol Assim Número de mols de C 7317 x 1 12 61 mol de átomos Número de mols de H 732 x 1 1 732 mol de átomos Número de mols de O 1951 x 1 16 122 mol de átomos C 61 mol 5 122 H 732 mol 6 122 O 122 mol 1 122 A fórmula mínima do composto é C5H6O1 ou C5H6O Podemos relacionar a fórmula mínima do composto com sua fórmula molecular C5H6On 164 82n 164 n 164 82 n 2 C5H6O2 Fórmula molecular do composto C10H12O2 Terminamos aqui a nossa segunda unidade de estudo Através dela foi possível compreender e calcular a massa atômica dos elementos a partir de abundâncias isotópicas Aprendemos também a calcular a massa molar e a composição percentual de um composto É hora de se avaliar Lembrese de realizar as atividades desta unidade de estudo Elas irão ajudálo a fixar o conteúdo além de proporcionar sua autonomia no processo de ensinoaprendizagem Termimos aqui a nossa segunda unidade de estudo Através dela foi possível compreender e calcular a massa atômica dos elementos a partir de abundâncias isotópicas Aprendemos também a calcular a massa molar e a composição percentual de um composto 1O lítio Li consiste em dois isótopos naturais 6Li e 7Li A abundância de 926 correspondente ao isótopo 7Li A massa atômica média do Li é a 662 b 629 c 693 d 647 e 615 2Diferentes substâncias podem apresentar massas molares iguais Dentro as alternativas abaixo indique a que apresenta pares com massas molares iguais a H2O e CH4 b C6H12O6 e CaCO3 c CaO e CO2 d NH3 e H2O e SiO2 e C3H8O 3O número de mols existentes em 70g de H2SO4 é igual a a 140 b 100 c 083 d 071 e 055 4 460 g de sódio reagem com 320 g oxigênio formando peróxido de sódio Quantos gramas de sódio serão necessários para obter 156 g de peróxido de sódio a 230 b 320 c 690 d 780 e 920 5Determina a massa atômica do cloro Cl dada a seguinte informação Isótopos Massa atômica u Constituição 35Cl 3496885 7577 37Cl 3696590 2423 6Determina massa em gramas equivalente a 387 moles de prata Ag 3 Tabela Periódica 7 Considerandose a constante de Avogadro igual a 602 10²³ determine a O número de mols existentes em 66 g de dióxido de carbono CO₂ b O número de moléculas de CO₂ 8Determine a composição centesimal do dicromato de potássio sabendose que sua fórmula molecular é K₂Cr₂O₇ e que as massas atômicas dos elementos são K 39 g mol Cr 52 g mol O 16 g mol 9 A cafeína um estimulante do café e do chá tem massa molar 19419 gmol¹ e a composição percentual da massa 4948 C 519 H 2885 N e 1648 O Qual a fórmula molecular da cafeína Dados C1201 H1007 N1401 O1600 10Qual a fórmula mínima de um composto que apresenta 4111 de K 337 de S e 252 de O Nesta terceira unidade aprenderemos a conhecer e trabalhar com a tabela periódica identificando grupos e períodos identificando semelhanças e diferenças nas propriedades de alguns elementos Objetivos da Unidade Identificar na Tabela Periódica grupos e períodos Através da configuração eletrônica dos elementos identificar a quais grupos e periódicos determinado elemento pertence Entender o que é carga nuclear efetiva Zeff Compreender a Química dos elementos reconhecendo semelhanças e diferenças em alguns elementos do grupo principal Plano da Unidade Tabela periódica atual Configuração eletrônica Efeito de blindagem e de penetração Carga nuclear efetiva regras de Slater A Química dos elementos Bons Estudos A tabela periódica é a ferramenta mais utilizada pelos químicos Para que saibamos utilizála é necessário entender a forma com que é organizada O primeiro passo é relembrar a configuração eletrônica dos elementos pois a Tabela Periódica é dividida em quatro blocos s p d e f e os elementos estão ordenados em ordem crescente de número atômico A figura abaixo mostra a divisão da Tabela Periódica em blocos Os elementos dos blocos s e p são chamados de elementos representativos os elementos do bloco d são denominados elementos de transição e os do bloco f são os lantanoides e os actinídeos Image contains a periodic table layout with elements categorized into blocks Observando a figura acima podemos observar que a Tabela é organizada em grupos ou famílias colunas e períodos linhas horizontais Os elementos ainda são divididos em metais ametais e metalóides B Si Ge As Sb e Te Abaixo podemos observar o número máximo de elétrons permitidos nos subníveis Subníveis S P d f Número máximo de elétrons 2 6 10 14 Na tabela abaixo podemos observar as configurações eletrônicas dos elementos combinando a notação do gás nobre Z Elemento Configuração Eletrônica Z Elemento Configuração Eletrônica 1 H 1s1 56 Ba Xe 6s2 2 He 1s2 57 La Xe 5d16s2 3 Li 1s22s1 58 Ce Xe 4f5d6s2 4 Be 1s22s2 59 Pr Xe 4f6s2 5 B 1s22s22p1 60 Nd Xe 4f6s2 6 C 1s22s22p2 61 Pm Xe 4f6s2 7 N 1s22s22p3 62 Sm Xe 4f6s2 8 O 1s22s22p4 63 Eu Xe 4f7s2 9 F 1s22s22p5 64 Gd Xe 4f5d16s1 10 Ne 1s22s22p6 65 Tb Xe 4f6s2 11 Na Ne 3s1 66 Dy Xe 4f106s2 12 Mg Ne 3s2 67 Ho Xe 4f1652 13 Al Ne 3s2p1 68 Er Xe 4f126s2 14 Si Ne 3s2p2 69 Tm Xe 4f13s2 15 P Ne 3s2p3 70 Yb Xe 4f146s2 16 S Ne 3s2p4 71 Lu Xe 4f145d16s2 17 Cl Ne 3s2p5 72 Hf Xe 4f145d26s2 18 Ar Ne 3s2p6 73 Ta Xe 4f145d36s2 19 K Ar 4s1 74 W Xe 4f145d46s2 20 Ca Ar 4s2 75 Re Xe 4f145d56s2 21 Sc Ar 3d14s2 76 Os Xe 4f145d66s2 22 Ti Ar 3d24s2 77 Ir Xe 4f145d76s2 23 V Ar 3d34s2 78 Pt Xe 4f145d96s1 24 Cr Ar 3d54s1 79 Au Xe 4f145d106s1 25 Mn Ar 3d54s2 80 Hg Xe 4f145d206s2 26 Fe Ar 3d64s2 81 Tl Xe 4f145d106s2p1 27 Co Ar 3d74s2 82 Pb Xe 4f145d106s2p2 28 Ni Ar 3d84s2 83 Bi Xe 4f145d106s3 29 Cu Ar 3d104s1 84 Po Xe 4f145d106s4 30 Zn Ar 3d104s2 85 At Xe 4f145d106s5 31 Ga Ar 3d104s2p1 86 Rn Xe 4f145d206s2 32 Ge Ar 3d104s2p2 87 Fr Rn 7s2 33 As Ar 3d104s2p3 88 Ra Rn 7s2 34 Se Ar 3d104s2p4 89 Ac Rn 6d7s2 35 Br Ar 3d104s2p5 90 Th Rn 6d7s2 36 Kr Ar 3d104s2p6 91 Pa Rn 5f6d7s2 37 Rb Kr 5s1 92 U Rn 5f6d7s2 38 Sr Kr 5s2 93 Np Rn 5f6d7s2 39 Y Kr 4d15s2 94 Pu Rn 5f7s2 40 Zr Kr 4d25s2 95 Am Rn 5f7s2 41 Nb Kr 4d45s1 96 Cm Rn 5f7s2 42 Mo Kr 4d55s1 97 Bk Rn 5f7s2 43 Tc Kr 4d55s2 98 Cf Rn 5f107s2 44 Ru Kr 4d75s1 99 Es Rn 5f117s2 Química Inorgânica 3 camadas K L M 3º período Eletrons de maior energia subnível s bloco s elemento representativo Nº de elétrons na camada de valência 1 3s¹ família 1 2 26Fe 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶ Ar 3d⁶ 4s² Camada Nível nº de elétrons K 1 2 L 2 8 M 3 14 N 4 2 4 camadas K L M N 4º período Eletrons de maior energia subnível d bloco d elemento de transição 2 elétrons em 4s² família 8 6 elétrons em 3d⁶ 3 50Sn 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p² Kr 4d¹⁰ 5s² 5p² Camada Nível nº de elétrons K 1 2 L 2 8 M 3 18 N 4 18 O 5 4 5 camadas K L M N 5º período Eletrons de maior energia subnível p bloco p elemento representativo Nº de elétrons na camada de valência 4 5s² 5p² família 14 4 17Cl 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ Ne 3s² 5p² Camada Nível nº de elétrons K 1 2 L 2 8 M 3 7 3 camadas K L M 3º período Eletrons de maior energia subnível p bloco p elemento representativo Nº de elétrons na camada de valência 7 3s² 3p⁵ família 17 Efeito de blindagem e penetração Vamos começar estudando os átomos que apresentam apenas um elétron em sua estrutura os átomos hidrogênios Para em seguida estudarmos os átomos multieletrônicos que apresentam dois ou mais elétrons em sua estrutura Como exemplo de um átomo hidrogenoide temos o hidrogênio com apenas um elétron em sua estrutura logo não ocorre repulsão entre elétrons Seu estado fundamental é n 1 Em um átomo multieletrônico os orbitais não apresentam a mesma energia que o átomo de hidrogênio 1s O número de cargas no núcleo também é maior do que em um átomo hidrogenoide atraindo mais fortemente os elétrons diminuindo sua energia Nos átomos com mais de um elétron ocorre repulsão entre elétrons os elétrons são atraídos pelo núcleo e se repelem entre si o que faz com que estejam menos ligados ao núcleo Dizemos então que cada elétron é blindado pelos outros o que reduz a atração entre o núcleo e os elétrons Os elétrons do orbital s ocupam a região mais próxima do núcleo logo ele penetra através das camadas mais internas Os elétrons p penetram menos através das camadas mais internas comparativamente devido ao plano nodal o que faz ter uma blindagem mais efetiva Os elétrons do orbital d estão menos ligados ao núcleo quando comparados aos elétrons dos orbitais p da mesma camada eles se aproximam ainda menos do núcleo que os orbitais s da mesma camada Devido aos efeitos de penetração e blindagem temos a seguinte ordem de energia dos orbitais s p d f 5 Elétrons na camada n2 ou menor contribui com 100 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 1s²2s²2p⁶3s² 3p⁶3d¹⁰4s² Nome Símbolo Massa do isótopo Hidrogênio prótio 1H H 10078 Deutério 2H D 20141 Trítio 3H T 30160 Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 2 6 ed São Paulo Cengage Learning 2013 adaptado Proprietades Físicas Proprietades Físicas H D T Ponto de fusão C 2590 2543 2524 Ponto de ebulição C 2526 2493 2480 Hr Kjmol 0117 0197 0250 Hvap Kjmol 0907 1226 1393 Hdis Kjmol 4359 4434 4469 Fonte SHRiver ATKINS Química Inorgânica 3ed Porto Alegre Bookman 2003 adaptado Vamos conhecer um pouco da Química dos elementos do grupo principal Grupo 1 Metais Alcalinos A tabela abaixo traz a abundância dos elementos do grupo 1 na crosta terrestre Elemento Abundância em partes por milhão ppm 3Li 20 11Na 23600 19K 21000 37Rb 90 55Cs 00003 87Fr Traços Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 2 6 ed São Paulo Cengage Learning 2013 adaptado Os elementos do grupo 1 os metais alcalinos são metais e altamente reativos Grupo 2 Metais Alcalinos Terrosos A tabela abaixo traz a abundância dos elementos do grupo 2 na crosta terrestre Elemento Abundância em partes por milhão ppm 4Be 26 12Mg 23000 20Ca 41000 Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 2 6 ed São Paulo Cengage Learning 2013 adaptado Os elementos do grupo dos metais alcalinos terrosos são muito reativos e são encontrados na crosta da Terra apenas combinados a outros elementos As tabelas abaixo traz os elementos dos grupos 1 e 2 que apresentam importância comercial e suas principais fontes naturais Grupo 13 A Química do Boro A tabela abaixo traz a abundância dos elementos do grupo 13 na crosta terrestre Elemento Abundância em partes por milhão ppm 5B 10 13Al 82000 31Ga 18 49In 005 81Tl 06 Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 2 6 ed São Paulo Cengage Learning 2013 adaptado O Boro é quimicamente classificado como não metal e apresenta elevado ponto de fusão diferentemente dos outros elementos do grupo que são considerados metais de baixo ponto de fusão e elevada condutividade elétrica Grupo 14 Família do Carbono A tabela abaixo traz a abundância dos elementos do grupo 14 na crosta terrestre Elemento Abundância em partes por milhão ppm 6C 480 14Si 277100 32Ge 18 50Sn 22 82Pb 14 Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 2 6 ed São Paulo Cengage Learning 2013 adaptado O caráter metálico do grupo aumenta de cima para baixo O carbono é considerado um não metal é o menor elemento do grupo e apresenta maior eletronegatividade dentre os outros A tabela abaixo traz os elementos dos grupos 14 que apresentam importância comercial e suas principais fontes naturais Elemento grupo16 Símbolo Fonte natural Carbono 6C Carvão hidrocarbonetos grafite Silício 14Si Sílica Fonte SHRIVER ATKINS Química Inorgânica 3 ed Porto Alegre Bookman 2003 adaptado Grupo 15 Família do Nitrogênio A tabela abaixo traz a abundância dos elementos do grupo 15 na crosta terrestre Elemento Abundância em partes por milhão ppm 7N 25 15P 1000 33As 15 51Sb 02 83Bi 0048 Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 2 6 ed São Paulo Cengage Learning 2013adaptado O caráter metálico do grupo 15 assim como no grupo 14 aumenta de cima para baixo Com exceção do nitrogênio todos os elementos desse grupo são sólidos em condições normais Dentro os elementos do grupo podemos destacar o nitrogênio N e o fósforo P O nitrogênio elementar N2 é um gás incolor insípido inodoro É constituinte principal da atmosfera geralmente usado na produção de NH3 manufatura de fertilizantes produção de HNO3 O fósforo P é encontrado na natureza no estado sólido um nutriente essencial das plantas É encontrado nas formas alótropicas fósforo branco ou amarelo fósforo vermelho e fósforo negro Grupo 16 Família dos Calcogênios A tabela abaixo traz a abundância dos elementos do grupo 16 na crosta terrestre Elemento Abundância em partes por milhão ppm 8O 474000 16S 260 34Se 05 52Te 0005 84Po Traços Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 2 6 ed São Paulo Cengage Learning 2013adaptado Os elementos do grupo 16 são considerados como não metais com exceção do polônio Po que apresenta característica metálica além de ser um elemento radiativo de curta meia vida Dentro os elementos do grupo 16 podemos destacar o oxigênio O que é o elemento mais abundante da crosta da Terra um gás incolor inodoro e insípido Existe nas formas alotrópicas O2 e O3 Grupo 17 Família dos Halogênios A tabela abaixo traz a abundância dos elementos do grupo 17 na crosta terrestre Elemento Abundância em partes por milhão ppm 9F 950 17Cl 130 35Br 037 53I 014 85At Traços Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 2 6 ed São Paulo Cengage Learning 2013adaptado Os elementos do grupo 17 os halogênios são considerados como não metais e devido as suas altas reatividades são encontrados na natureza apenas como compostos Dentro todos os elementos da tabela periódica o flúor é o mais eletronegativo sendo encontrado em minerais como a fluorita e a fluorapatita O cloro Cl2 um gás amarelo esverdeado e de odor característico é muito utilizado na fabricação de ácido clorídrico e na fabricação de produtos para tratamento de água Chegamos ao fim de nossa terceira unidade de estudo Através dela foi possível identificar o grupo e período dos elementos através da configuração eletrônica Aprendemos a calcular a carga nuclear efetiva dos elementos e a identificar semelhanças e diferenças nas propriedades de alguns elementos 1 Considere os seguintes conjuntos de elementos químicos I H Au Br Xe II Na Fe Se Ar III Rb Be I Kr IV P Li O He V K Ca Se Ar Dentro as opções acima a que apresenta um metal alcalino metal alcalinoterroso calcogênio e gás nobre respectivamente é a I b II c III d IV e V 2 Observe a configuração eletrônica abaixo 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d7 O grupo e período correspondente a essa configuração são respectivamente a 7 e 4ª b 9 e 5ª c 17 e 5ª d 18 e 4ª e 5 e 7ª 3 O elemento que apresenta a configuração eletrônica do estado fundamental Kr 4d10 5s2 5p4 é a Selênio b Antimônio c Telúrio d Iodo e Xenônio 4 Prediga o número de elétrons da camada de valência dos átomos a N b Mn c I 5 Calcule a carga nuclear efetiva para o elétron mais externo de cada um destes elementos a 14Si b 32Ge 6 Dê as configurações eletrônicas do estado fundamental dos átomos Ca Cr2 e W 7 Sem consultar material de referência identifique o grupo e período dos elementos a 56Ba b 35Br c 10Ne 8 Quais os isótopos do átomo de hidrogênio Por que os isótopos 1H e 2H apresentam grandes diferenças nas propriedades físicas e essencialmente as mesmas propriedades químicas 9 Por que em geral o carbono difere em suas propriedades dos demais elementos do grupo 10 Quais as formas alótropicas do fósforo Qual a mais reativa Justifique 4 Ligação Química Nesta quarta unidade estudaremos as diferenças entre ligações iônicas e covalentes Aprenderemos também a desenhar as estruturas de Lewis fazendo uso da regra do octeto e suas exceções Objetivos da Unidade Diferenciar ligação iônica e covalente Entender como os elétrons de valência são responsáveis pelas propriedades químicas dos átomos Desenhar estruturas de Lewis aplicando a regra do octeto e ser capaz de prever a geometria das moléculas Plano da Unidade Elétrons de valência Regra do octeto Ligação iônica e covalente Geometria molecular Carga formal Eletronegatividade Energia de ligação Bons Estudos Os elétrons de valência de um átomo são aqueles que se encontram na camada mais externa do átomo São eles os responsáveis pelas propriedades químicas dos átomos e também pela ocorrência das ligações químicas Quando os átomos ganham ânions espécie de carga negativa ou perdem cátions espécies de carga positiva elétrons ou ainda compartilham elétrons ocorre uma ligação química Os elementos do grupo principal da tabela periódica apresentam o número de elétrons na camada de valência igual ao número do grupo Com exceção do elemento hélio número atômico igual a 2 que se encontra representado na tabela periódica no grupo 18 pois suas propriedades são semelhantes ao dos gases nobres Observandose a imagem abaixo vemos que os elétrons de valência estão representados por pontos ao redor do símbolo do elemento Essa representação é conhecida como símbolos de Lewis Exemplo Determine o número de elétrons de valência e desenhe os símbolos de Lewis para os elementos Sr Al e O Solução Precisamos identificar na Tabela Periódica a quais grupos pertencem esses elementos O estrôncio Sr pertence ao grupo 2 possui dois elétrons na camada de valência o alumínio Al ao grupo 13 possui três elétrons e o oxigênio O ao grupo 16 seis elétrons Um átomo é considerado estável quando apresenta 8 elétrons em sua camada mais externa a camada de valência adquirindo configuração eletrônica semelhante a dos gases nobres que apresentam 8 elétrons em sua camada mais externa Com exceção do hélio que apresenta apenas 2 elétrons na sua camada de valência Assim elementos que apresentam apenas uma camada ficam estáveis com apenas 2 elétrons na camada de valência Analisandose a distribuição eletrônica dos gases nobres na tabela abaixo podemos observar que apresentam a última camada completa Ligação Iônica e Covalente Ligação iônica Importante Família ou Grupo 5 Se necessário para completar o octeto faça ligações duplas ou triplas Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 1 6 ed São Paulo Cengage Learning 2014 ADAPTADO Geometria molecular É a forma espacial em que se encontram os átomos que constituem uma molécula Dessa forma existem formas geométricas diferentes para cada molécula Podemos prever a geometria das moléculas através do Modelo da repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência VSEPR Segundo esse modelo os pares de elétrons dos átomos tendem a se afastar uns dos outros devido à repulsão entre elétrons no átomo central A geometria da molécula estará relacionada à quantidade de pares eletrônicos ao redor do átomo central Para determinar a geometria das moléculas podemos seguir os passos abaixo 1 Desenhar a estrutura de Lewis para a molécula 2 Conte o número de elétrons ao redor do átomo central Para melhor compreensão vamos analisar a tabela abaixo Geometria Pares de elétrons totais Pares de elétrons isolados Estrutura Linear 2 0 Exemplo O2 5 3 Exemplo BF3 6 4 Exemplo H2O Trigonal planar 3 0 Exemplo BF3 Angular 4 2 Exemplo H2O Tetraédrica 4 0 Exemplo CH4 Piramidal trigonal 4 1 Exemplo NH3 Bipiramidal trigonal 5 0 Exemplo PF5 Octaédrica 6 0 Exemplo SF6 Gangorra 5 1 Exemplo SF4 Forma de t 5 2 Exemplo ClF3 Quadrado planar 6 2 Exemplo XeF4 Piramidal de base quadrada 6 1 Exemplo BrF5 Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 1 6 ed São Paulo Cengage Learning 2014 SHRIVER ATKINS Química Inorgânica 3 ed Porto Alegre Bookman 2003 httpwwwebahcombr adaptado Observação Toda molécula formada por apenas dois átomos biatômica apresenta geometria linear Carga Formal Podemos identificar a estrutura de Lewis correta para uma molécula através do cálculo da carga formal tendo em vista que há exceções para a regra do octeto A estrutura da molécula que apresentar o menor valor de carga formal o mais próximo de zero é a estrutura mais provável de existir Para o cálculo da carga formal podemos utilizar a seguinte fórmula Cf V L ½ S Onde Cf carga formal V quantidade de elétrons de valência do átomo livre L quantidade de elétrons presentes nos pares isolados nãoligantes do átomo na estrutura S quantidade de elétrons compartilhados pelo átomo na estrutura Exemplo Podemos identificar através do cálculo da carga formal a estrutura correta para a molécula SO₂ 1ª Possibilidade 2ª Possibilidade Fonte httpwwwbrasilescolacom 1ª Possibilidade Cf 6 4 ½ 4 Cf 6 4 2 Cf 0 Cf 6 2 ½ 8 Cf 6 2 4 Cf 0 2ª Possibilidade Cf 6 4 ½ 4 Cf 6 2 ½ 6 Cf 6 2 3 Cf 1 Através do estudo da carga formal foi possível identificar que a 1ª possibilidade foi a estrutura mais provável de existir Eletonegatividade Eletonegatividade é a capacidade que o átomo em uma molécula tem em atrair elétrons para si A figura abaixo indica os valores de eletonegatividade dos elementos de acordo com Linus Pauling ESCALA DE ELETRONEGATIVIDADE DE PAULING Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Período H 22 Li 10 Be 15 Na 09 Mg 12 K 08 Ca 10 Sc 13 Ti 15 V 16 Cr 16 Mn 19 Fe 18 Co 19 Ni 17 Cu 19 Zn 16 Ga 18 Ge 19 As 20 Se 26 Br 28 Kr 30 Importante Não existe um limite em uma escala entre ligações covalente e iônica Porém existe uma regra que afirma que se a diferença de eletro negatividade for menor que 15 a ligação será considerada covalente Para uma diferença maior que 2 o caráter iônico da ligação prevalece Exemplo Entre os compostos HCl e HI qual apresenta maior caráter iônico Solução É necessário que se determine a diferença de eletro negatividade χ dos compostos H Cl χ 32 22 χ 10 H I χ 27 22 χ 05 Analisandose a diferença de eletro negatividade dos compostos podemos concluir que o HCl apresenta maior caráter iônico que o HI Propriedades das ligações Ordem de Ligação Ordem de ligação é o número de ligações entre dois átomos em uma molécula Seus valores podem ser 1 2 ou 3 ou ainda fracionários que ocorrem em íons ou moléculas que apresentam estruturas de ressonância Exemplos N N Ordem de ligação 3 H C C H A ordem de ligação entre os átomos de carbono e hidrogênio é igual a 1 e entre os átomos de carbono é igual a 3 Cumprimento de Ligação O cumprimento de ligação em uma molécula é a distância entre os núcleos de dois átomos que se encontram ligados Nas tabelas abaixo é possível observar alguns valores de cumprimentos de ligação em picômetros para ligações simples e múltiplas Podemos perceber que os valores de cumprimentos de ligação entre os mesmos átomos seguem a seguinte ordem valor de cumprimentos de ligações simples é maior que os de duplas ligações que é maior que o valor de ligações triplas Os valores dos comprimentos de ligações são geralmente obtidos através de difração de raios X em sólidos Os comprimentos de moléculas gasosas são obtidos através da espectroscopia na região do infravermelho ou microondas
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2ª edição DIREÇÃO SUPERIOR Chancellor Joaquim de Oliveira Reitora Marlene Salgado de Oliveira Presidente da Mantenedora Wellington Salgado de Oliveira PróReitor de Planejamento e Finanças Wellington Salgado de Oliveira PróReitor de Organização e Desenvolvimento Jefferson Salgado de Oliveira PróReitor Administrativo Wallace Salgado de Oliveira PróReitora Acadêmica Jaina dos Santos Mello Ferreira PróReitor de Extensão Manuel do Souza Esteves DEPARTAMENTO DE ENSINO A DISTÂNCIA Gerência Nacional do EAD Bruno Mello Ferreira Gestor Acadêmico Diogo Pereira da Silva FICHA TÉCNICA Texto Ana Paula Cardozo de Oliveira Revisão Ortográfica Rafael Dias de Carvalho Moraes Christina Corrêa da Fonseca Projeto Gráfico Antonia Machado Eduardo Bordoni Fabrício Ramos e Victor Narciso Supervisão de Materiais Instrucionais Antonia Machado Ilustração Eduardo Bordoni e Fabrício Ramos Capa Eduardo Bordoni e Fabrício Ramos COORDENAÇÃO GERAL Departamento de Ensino a Distância Rua Marechal Deodoro 217 Centro Niterói RJ CEP 24020420 wwwuniversoedubr Palavra da Reitora Acompanhando as necessidades de um mundo cada vez mais complexo exigente e necessitado de aprendizagem contínua a Universidade Salgado de Oliveira UNIVERSO apresenta a UNIVERSOEAD que reúne os diferentes segmentos do ensino a distância na universidade Nosso programa foi desenvolvido segundo as diretrizes do MEC e baseado em experiências do gênero bemsucedidas mundialmente São inúmeras as vantagens de se estudar à distância e somente por meio dessa modalidade de ensino são sanadas as dificuldades de tempo e espaço presentes nos dias de hoje O aluno tem a possibilidade de administrar seu próprio tempo e gerenciar seu estudo de acordo com sua disponibilidade tornandose responsável pela própria aprendizagem O ensino à distância complementa os estudos presenciais à medida que permite que alunos e professores fisicamente distanciados possam estar a todo momento ligados por ferramentas de interação presentes na Internet através de nossa plataforma Além disso nosso material didático foi desenvolvido por professores especializados nessa modalidade de ensino em que a clareza e objetividade são fundamentais para a perfeita compreensão dos conteúdos A UNIVERSO tem uma história de sucesso no que diz respeito à educação à distância Nossa experiência nos remete ao final da década de 80 como o bemsucedido projeto Novo Saber Hoje oferece uma estrutura em constante processo de atualização ampliando as possibilidades de acesso a cursos de atualização graduação ou pósgraduação Reafirmando seu compromisso com a excelência no ensino e compartilhando as novas tendências em educação a UNIVERSO convida seu aluno a conhecer o programa e usufruir das vantagens que o estudar à distância proporciona Seja bemvindo à UNIVERSOEAD Professora Marlene Salgado de Oliveira Reitora Sumário Apresentação da disciplina 07 Plano da disciplina 08 Unidade 1 A matéria 11 Unidade 2 Método Científico 39 Unidade 3 Tabela Periódica 63 Unidade 4 Ligação Química 89 Unidade 5 Ácidos e Bases 111 Considerações finais 131 Conhecendo o autor 132 Referências 133 Anexos 135 Plano da Disciplina Química Inorgânica Seja bemvindo a disciplina de Química Inorgânica Unidade 3 Tabela Periódica Nesta terceira unidade aprenderemos a conhecer e trabalhar com a tabela periódica identificando grupos e períodos identificando semelhanças e diferenças nas propriedades de alguns elementos 1 A Matéria Unidade 5 Ácidos e Bases Nesta quinta e última unidade aprenderemos a diferenciar os conceitos de ácidos e bases de Arrhenius BrønstedLowry e Lewis Utilizando os valores de Ka poderemos prever as forças relativas de ácidos e bases Objetivos da Unidade Fazer uso dos conceitos de ácidos e bases de Arrhenius BrønstedLowry e Lewis Determinar o ácido e base de Brønsted em uma reação química e identificar seus pares conjugados Calcular a expressão da constante de equilíbrio para ácidos e bases Através do uso de indicadores determinar se uma solução é ácida ou básica Bons estudos A Química está presente em inúmeras atividades de nossas vidas como na medicina na agricultura contribuindo para evolução dos esportes em nossas casas Podemos então observar como ela está tão presente em nosso cotidiano O estudo dessa disciplina tem como objetivo principal ajudálo a desvendar os fenômenos desse mundo que o cerca Nesta primeira unidade iremos estudar os conceitos fundamentais dessa Ciência o conceito de matéria sua composição e suas propriedades alguns métodos de separação de misturas homogêneas e heterogêneas Objetivos da Unidade Classificar a matéria Reconhecer os diferentes estados físicos da matéria Identificar a diferença entre substâncias puras e misturas Identificar a diferença entre misturas homogêneas e heterogêneas Identificar as propriedades da matéria Plano da Unidade A Matéria Classificação da matéria Comparação entre curvas de aquecimento de substâncias puras e misturas Métodos de separação de misturas Propriedades da matéria Bons estudos Química Inorgânica Exemplos gás nitrogênio N₂ gás oxigênio O₂ ozônio O₃ ferro Fe A matéria Comparação entre curvas de aquecimento de substâncias puras e misturas O gráfico de substância pura tem como característica apresentar dois patamares constantes ou seja a temperatura de fusão e a temperatura de ebulição não mudam durante todo o processo Podemos utilizar o gráfico de aquecimento da água gráfico abaixo como exemplo Se pegarmos uma amostra de gelo e iniciarmos o processo de aquecimento sob pressão de uma atmosfera 1 atm iremos observar que o gelo irá permanecer no estado sólido até a temperatura de 0ºC Exatamente nesse ponto começará a fusão que é a passagem do estado sólido para o líquido Durante todo o processo de fusão coexistem os estados físico sólido e líquido e a temperatura permanece constante Com o término da fusão existe apenas o estado líquido e a temperatura volta a subir até os 100ºC onde se inicia o ponto de ebulição Nesse momento ponto de ebulição a temperatura permanece constante e existem os estado físico líquido e gasoso vapor Terminada a ebulição existirá apenas o estado físico gasoso vapor e a temperatura continuará a subir se continuarmos o aquecimento do sistema Quando comparamos um gráfico de substância pura e um de misturas podemos notar a diferença nos patamares que indica os pontos de fusão e ebulição Como já vimos o gráfico de uma substância pura apresenta temperaturas de fusão e ebulição constantes Enquanto o gráfico que representa uma mistura não apresenta temperaturas de fusão e ebulição constantes As misturas podem ser classificadas em eutéticas e azeotrópicas A mistura eutética apresenta comportamento semelhante ao de uma substância pura quando comparado o ponto de fusão ou seja a temperatura de fusão é constante A mistura azeotrópica é toda mistura que se comporta como uma substância pura em seu ponto de ebulição ou seja a temperatura de ebulição é constante Métodos de separação de misturas A separação de misturas muitas das vezes se faz necessário para que seja possível obter as substâncias em sua forma pura Em nosso dia a dia existem muitos exemplos de separação de misturas desde a dona de casa que utiliza o método da catação ao escolher os melhores grãos de feijão para cozimento a análise de sangue para exames a dessalinização da água do mar que é muito utilizada em regiões onde há uma escassez de água para consumo doméstico Vamos conhecer alguns métodos de separação para misturas homogêneas e heterogêneas Separação de misturas heterogêneas Separação de misturas constituídas por Mistura de dois ou mais sólidos Filtração Neste método de separação a fase sólida fica retida no filtro e a líquida passa através dos orifícios do papel de filtro filtrado Exemplo filtração do café Atração magnética No processo de atração magnética um dos componentes da mistura é atraído por um ímã Exemplo limalha de ferro areia Dissolução fracionada No método de dissolução fracionada apenas um dos componentes da mistura é dissolvido em um líquido solvente Exemplo açúcar areia água Separação de misturas homogêneas Sólido não dissolvido em líquido Exemplo barro água Destilação simples Nesse processo a mistura que se encontra no balão de destilação é aquecida O componente mais volátil evapora primeiro e ao passar pelo condensador é resfriado condensamse e são recolhidos em outro recipiente em um béquer ou erlenmeyer Nesse processo é necessário que as temperaturas de ebulição de cada substância sejam distantes um do outro Exemplo separação da mistura água H₂O cloreto de sódio NaCl Destilação Fracionada É utilizada para separação de dois líquidos miscíveis com pontos de ebulição diferentes A mistura contida no balão é aquecida e a substância mais volátil que apresenta menor ponto de ebulição evaporará primeiro seguida pela substância menos volátil que irá se condensar ao entrar em contato com as bolinhas contidas na coluna de fracionamento retornando ao balão A substância mais volátil irá se condensar e será recolhida no béquer e a menos volátil ficará retida no balão volumétrico Exemplo utilizada para separação dos derivados do petróleo Cromatografia Através dessa técnica é possível separar e identificar por meio das cores os componentes de uma mistura Propriedades da matéria As matérias apresentam propriedades gerais que são observadas em quaisquer corpos e as propriedades específicas que são características das substâncias que constituem a matéria Dentro as propriedades gerais da matéria podemos destacar massa peso inércia extensão divisibilidade impenetrabilidade compressibilidade elasticidade Vejamos separadamente cada uma delas Massa Esta relacionada à quantidade de matéria de um corpo Sua unidade de medida é o quilograma Kg Peso É uma força gravitacional entre o corpo e a Terra Inércia É a capacidade que os corpos apresentam em manterse em repouso ou em velocidade constante Extensão É a propriedade da matéria em ocupar um lugar no espaço Por exemplo um carro tem a extensão do espaço lugar que ele ocupa Divisibilidade É a capacidade que a matéria apresenta em ser dividida em pedaços cada vez menores Impenetralidade É a capacidade que os corpos apresentam em não ocupar o mesmo lugar no espaço ao mesmo tempo Compressibilidade É a propriedade que a matéria apresenta em reduzir seu volume quando submetida à ação de uma força Elasticidade Capacidade em retornar ao seu estado inicial após sofrer a ação de uma força ao fim da compressão As propriedades específicas que podemos destacar e que os químicos geralmente utilizam são organolépticas que podem ser percebidas pelos nossos sentidos cor brilho sabor e odor físicas ponto de fusão ponto de ebulição densidade estado da matéria dureza ductilidade e propriedades químicas Organolépticas Cor É a propriedade percebida pela visão Podemos identificar se a matéria é ou não colorida Brilho Também percebido pela visão É a capacidade que a matéria apresenta em refletir a luz Sabor Propriedade percebida pelo paladar Se é ou não insípida sem sabor Odor Propriedade percebida pelo olfato Podemos perceber se a matéria apresenta ou não cheiro Físicas Ponto de fusão É a passagem da matéria do estado sólido para líquido Ponto de ebulição É a passagem da matéria do estado líquido para o gasoso Densidade É a relação entre massa de um corpo e seu volume Exemplo Usando a Densidade O alumínio Al é utilizado em estruturas de aviões automóveis barcos utensílios de cozinhas ferramentas e em muitas outras aplicações Ele possui uma densidade de 270 g cm³ Que volume de alumínio em centímetros cúbicos terá massa de 321 g Resolução Você conhece a densidade e a massa da amostra Logo é possível encontrar o seu volume d m V 270 g cm³ 321 g V V 11889 cm³ Estado físico da matéria É possível identificar se a matéria se encontra nos estados físicos sólido líquido ou gasoso Dureza É a resistência que a superfície do corpo apresenta ao ser riscado por outro material O diamante que é utilizado para cortar vidros é a substância mais dura que se conhece na natureza Ductilidade É a capacidade de transformar alguns materiais em fios Como por exemplo o cobre Cu que é utilizado como fios em instalações elétricas Propriedades Químicas É a capacidade da matéria em se transformar em outras substâncias através de reações químicas Chegamos ao fim de nossa primeira unidade de estudo Através dela foi possível relembrar eou aprender alguns conceitos importantes para o entendimento dessa Ciência identificar de quais compostos a matéria é formada as suas propriedades e também quais processos adequados para a separação de seus componentes É hora de se avaliar Lembrese de realizar as atividades desta unidade de estudo Elas irão ajudálo a fixar o conteúdo além de proporcionar sua autonomia no processo de ensinoaprendizagem Exercícios unidade 1 1 As fases de agregação para as substâncias abaixo quando expostas a uma temperatura de 395 C são respectivamente Substância Temperatura de fusão C Temperatura de ebulição C Hidróxido de sódio 3184 13900 Naftaleno 800 2170 Mercúrio 3887 3569 Cloro 1016 345 a Sólido líquido gasoso e líquido b Sólido sólido líquido e gasoso c Líquido sólido líquido e gasoso d Gasoso líquido gasoso e líquido e Sólido gasoso líquido e gasoso 2 Assinale a alternativa incorreta a A reunião de duas ou mais substâncias químicas diferentes é uma mistura b Substâncias simples são formadas por átomos do mesmo elemento químico c Uma mistura eutética apresenta temperatura de fusão constante ou seja a temperatura de fusão não varia durante o processo d A água do mar é um exemplo de substância pura e O granito é um exemplo de mistura heterogênea 7Um químico tem em sua bancada uma amostra desconhecida de massa igual a 247g e um volume de 593 mL Como um dos métodos para identificála ele deseja encontrar a sua densidade Após os cálculos necessários ele verificou que a amostra apresenta densidade gmL igual a a 00042 b 0042 c 042 d 420 e 4200 3Observe algumas etapas de purificação da água que ocorrem nas estagões de tratamento e correlacione cada uma a seu respectivo processo de separação I Misturar lentamente a água após o processo de coagulação para que ocorra a formação de flocos de partículas II Manter água em repouso para que o material formado na etapa anterior se deposite no fundo dos tanques III Após o processo anterior a água passa por um processo onde se utilizam filtros formados por pedras areia e carvão para que as sujeiras restantes fiquem retidas a I filtração II decantação III floculação b I decantação II destilação III filtração c I destilação II filtração III floculação d I floculação II decantação III filtração e I floculação II destilação III filtração Para que a água chegue potável a torneira de sua residência ela passa por vários processos nas estagões de tratamento onde são utilizados durante as etapas alguns produtos químicos para garantir a sua qualidade Sobre a etapa 3 é correto afirmar a Nessa etapa o sólido mais denso as sujeiras se deposita no fundo do recipiente sendo possível visualizar a separação das fases sólida e líquida b Nessa fase do processo a fase sólida fica retida no filtro e a líquida passa através dos orifícios c Nessa etapa é adicionada uma solução de sulfato de alumínio e ocorre a floculação das sujeiras contidas na água d Nesse método de separação a mistura é levada ao aquecimento até total evaporação do líquido que é recolhido em outro reservatório e Nessa etapa do tratamento de águas o sólido mais denso se deposita no fundo do reservatório e o menos denso se aglutiná após adição de sulfato de alumínio 8 Um químico necessita de 2 37 g de uma solução com densidade de 0 819 gcm³ Que volume da solução é necessário 9 A ureia NH₂CONH₂ é um composto orgânico muito utilizado na adubação de fundo de cobertura e adubação foliar Porém seu uso não é recomendado em solos que apresentam pH maior que 7 ou seja solos alcalinos Sua densidade é 132 gcm³ Se você precisa de exatamente 675 mL desse líquido qual é a massa necessária do composto em gramas 10 Um pedaço de alumínio apresenta densidade de 270 gcm³ e uma massa de 283 Kg Determine o volume desse metal Objetivos da Unidade Interpretar as Leis Ponderais Calcular a massa atômica e molecular de um composto Calcular as fórmulas dos compostos químicos Plano da Unidade Leis Ponderais Relações de massa Cálculo de fórmulas Bons estudos Nessa segunda unidade iremos aprender a interpretar as Leis Ponderais Lei de Lavoisier e Lei de Proust calcular a massa molecular a massa atômica e as fórmulas dos compostos químicos 2 Ferro pó Enxofre pó pó preto FeS massa total 88 g Obs Δ aquecimento Lei de Proust Composição das Substâncias ou Lei das Proporções Fixas ou Definidas Substâncias puras apresentam sempre composição em massa constante independente de sua origem Na 1ª experiência massa de Hidrogênio 2 g 1 massa de Oxigênio 16 g 8 Na 2ª experiência massa de Hidrogênio 8 g 1 massa de Oxigênio 64 g 8 Na 3ª experiência massa de Hidrogênio 10 g 1 massa de Oxigênio 80 g 8 Logo Massa de Hidrogênio 2 g 8 g 10 g 1 Massa de Oxigênio 16 g 64 g 80 g 8 Relações de Massa Massa atômica de um elemento MA É determinada através da média ponderada das massas atômicas de seus isótopos Lembrese que isótopos são substâncias que apresentam em comum o mesmo número atômico e diferentes números de massa MA M₁A₁ M₂A₂ M₃A₃ MₙAₙ 100 Onde M₁ massa atômica do isótopo 1 M₂ massa atômica do isótopo 2 A₁ abundância em do isótopo 1 A₂ abundância em do isótopo 2 Exemplos 1 Analisando a tabela abaixo determine a massa atômica do Boro B Isótopos Massa atômica u Constituição 10 B 100129 1991 11 B 110093 8009 Resolução MA 100129 x 1991 110093 x 8009 100 MA 10811 u 2Verifique que a massa atômica do magnésio é 24305 dada as seguintes informações 24 Mg massa 239850 abundância natural 7899 25 Mg massa 249858 abundância natural 1000 26 Mg massa 259826 abundância natural 1101 Resolução MA 239850 x 7899 249858 x 1000 259826 x 1101 100 MA 24305 u 3 O Neônio existe na natureza é constituído de três isótopos na proporção de 9048 de néonio com massa atômica 199924 027 de néonio com massa 209938 e 925 de néonio com massa igual a 219914 Determine a massa atômica aproximada do néonio Resolução MA 199924 x 9048 209938 x 027 219914 x 925 100 MA 2018 u Massa molecular MM A massa de uma molécula corresponde à soma das massas dos átomos que a constituem MM quantidade do elemento 1 x massa atômica do elemento 1 quantidade do elemento 2 x massa atômica do elemento 2 quantidade do elemento n x massa do elemento n H₂O Dados massas atômicas H 1 u O 16 u Resolução Observação Esse valor 602 10²³ é conhecido como número de Avogadro Resolução 375 mol Fe x 55845 g 20942 g Fe 1 mol Fe Cálculo de Fórmulas Fórmula Centesimal Fórmula Centesimal indica às porcentagens em massa dos elementos que compõem a substância analisada Por exemplo o butano obtido a partir do petróleo e utilizado como combustível do gás de cozinha apresenta fórmula molecular C4H10 Sabendose que as massas atômicas do hidrogênio e carbono são respectivamente 1 e 12 podemos calcular a fórmula centesimal desse gás Primeiramente calculemos a fórmula molecular do butano C4H10C4x1248 H10x110 58 gmol de C4H10 A massa total de carbono no butano é igual a 48 e a de hidrogênio é igual a 10 Sendo assim C 58 100 Y 48 Y8276 H 58 100 Z 10 Z1724 Y8276 de carbono Z1724 de hidrogênio Assim a fórmula centesimal do butano é C8276H1724 Fórmula Mínima ou Empírica Fórmula Mínima ou Empírica é a que indica o número de átomos de cada elemento formador da substância analisada expressa em números inteiros e menores possíveis 1 Exemplo Vamos aprender a determinar a fórmula empírica de um composto que apresenta em sua composição apenas átomos de carbono e hidrogênio Após análise desse composto verificouse que ele apresenta 8571 em massa de carbono e 1429 em massa de hidrogênio Para determinação da fórmula empírica vamos seguir os passos abaixo 1 passo Como trabalhamos com porcentagens em massa vamos considerar 100g de amostra Então em 100g de amostra temos 8571 em massa de carbono apresentam 8571 g de carbono 1429 em massa de hidrogênio apresentam 1429 g de hidrogênio 2 passo Devemos determinar o número de átomos de cada elemento Massa atômica do carbono C 12 massa molar 12 gmol Massa atômica do hidrogênio H 1 massa molar 1 gmol Podemos determinar convertendo massa para mols da seguinte maneira Gramas x 1 mol mols Massa molar Assim Número de mols de C 8571 x 112 714 mol de átomos Número de mols de H 1429 x 11 1429 mol de átomos 3º passo Agora devemos determinar os menores números possíveis e inteiros a partir do número de mols de carbono e hidrogênio obtidos Devemos dividir o número de mols de carbono e hidrogênio pelo menor número de mols entre os dois Ao comparar o número de mols de carbono n 714 e de hidrogênio n 1429 observamos que o carbono apresenta o menor número de mol Assim C 714 mol 1 714 H 1429 mol 714 2 A fórmula mínima do composto é C1H2 ou CH2 2º Exemplo Após analise de um composto verificouse que ele apresenta 8276 em massa de carbono e 1724 em massa de hidrogênio Para determinação da fórmula empírica vamos seguir os passos abaixo 1º passo Como trabalhamos com porcentagens em massa vamos considerar 100g de amostra Então em 100 g de amostra temos 8276 em massa de carbono apresentam 8276 g de carbono 1724 em massa de hidrogênio apresentam 1724 g de hidrogênio 2º passo Devemos determinar o número de átomos de cada elemento Massa atômica do carbono C 12 massa molar 12 gmol Massa atômica do hidrogênio H 1 massa molar 1 gmol Podemos determinar converter massa para mols da seguinte maneira Gramas x 1 mol mols Massa molar Assim Número de mols de C 8276 x 1 69 mol de átomos 12 Número de mols de H 1724 x 1 1724 mol de átomos 1 3º passo Agora devemos determinar os menores números possíveis e inteiros a partir do número de mols de carbono e hidrogênio obtidos Devemos dividir o número de mols de carbono e hidrogênio pelo menor número de mols entre os dois Ao comparar o número de mols de carbono n 69 e de hidrogênio n 1724 observamos que o carbono apresenta o menor número de mol Assim C 69 mol 69 1 H 1724 mol 25 69 Podemos observar que o valor encontrado para o hidrogênio não é inteiro logo devemos multiplicar os valores obtidos por um mesmo número de modo a se obter o menor número possível e inteiro Assim se multiplicarmos ambos os resultados por 2 C 1 mol H 25 mol 2 mol x 2 5 mol A fórmula mínima do composto é C2H5 Fórmula Molecular Fórmula molecular é a que indica os elementos que formam a substância e o número de átomos de cada um deles Substância Fórmula Molecular Fórmula Mínima Água H2O H2O Butano C4H10 C2H5 Hidrazina N2H4 NH2 Glicose C12H22O11 C12H22O11 Essa tabela não foi retirada de nenhuma fonte Importante Fórmula Molecular Fórmula Míniman Onde n 1234 Dentro as várias formas de se determinar a fórmula molecular de um composto vamos estudar duas maneiras 1º Método Se conhecermos a porcentagem em massa de cada elemento e a sua massa molecular podemos determinar a fórmula molecular do composto Massa molecular do composto 58 gmol C 8276 H 1724 Considera a fórmula molecular do composto CxHy Logo Cx Hy 58 Sabemos que a massa molar do carbono C é igual a 12 u e do hidrogênio H igual a 1 u Então podemos relacionar a porcentagem em massa com a massa molecular do composto e a massa atômica dos elementos Cx 12x C 58 100 12x 8276 x4 Hy 1y H 58 100 1y 1724 y10 Logo a fórmula molecular do composto é C4H10 2º Método Se conhecermos a porcentagem em massa de cada elemento e calcularmos a fórmula empírica do composto podemos determinar sua fórmula molecular Massa molecular do composto 164 gmol C 7317 H 732 O 1951 Vamos então determinar a fórmula mínima do composto Em cada 100g de amostra temos 7317 em massa de carbono apresentam 7317 g de carbono 732 em massa de hidrogênio apresentam 732 g de hidrogênio 1951 em massa de oxigênio apresentam 1951 g de oxigênio O número de átomos de cada elemento Massa atômica do carbono C 12 massa molar 12 gmol Massa atômica do hidrogênio H 1 massa molar 1 gmol Massa atômica do oxigênio O 16 massa molar 16 gmol Assim Número de mols de C 7317 x 1 12 61 mol de átomos Número de mols de H 732 x 1 1 732 mol de átomos Número de mols de O 1951 x 1 16 122 mol de átomos C 61 mol 5 122 H 732 mol 6 122 O 122 mol 1 122 A fórmula mínima do composto é C5H6O1 ou C5H6O Podemos relacionar a fórmula mínima do composto com sua fórmula molecular C5H6On 164 82n 164 n 164 82 n 2 C5H6O2 Fórmula molecular do composto C10H12O2 Terminamos aqui a nossa segunda unidade de estudo Através dela foi possível compreender e calcular a massa atômica dos elementos a partir de abundâncias isotópicas Aprendemos também a calcular a massa molar e a composição percentual de um composto É hora de se avaliar Lembrese de realizar as atividades desta unidade de estudo Elas irão ajudálo a fixar o conteúdo além de proporcionar sua autonomia no processo de ensinoaprendizagem Termimos aqui a nossa segunda unidade de estudo Através dela foi possível compreender e calcular a massa atômica dos elementos a partir de abundâncias isotópicas Aprendemos também a calcular a massa molar e a composição percentual de um composto 1O lítio Li consiste em dois isótopos naturais 6Li e 7Li A abundância de 926 correspondente ao isótopo 7Li A massa atômica média do Li é a 662 b 629 c 693 d 647 e 615 2Diferentes substâncias podem apresentar massas molares iguais Dentro as alternativas abaixo indique a que apresenta pares com massas molares iguais a H2O e CH4 b C6H12O6 e CaCO3 c CaO e CO2 d NH3 e H2O e SiO2 e C3H8O 3O número de mols existentes em 70g de H2SO4 é igual a a 140 b 100 c 083 d 071 e 055 4 460 g de sódio reagem com 320 g oxigênio formando peróxido de sódio Quantos gramas de sódio serão necessários para obter 156 g de peróxido de sódio a 230 b 320 c 690 d 780 e 920 5Determina a massa atômica do cloro Cl dada a seguinte informação Isótopos Massa atômica u Constituição 35Cl 3496885 7577 37Cl 3696590 2423 6Determina massa em gramas equivalente a 387 moles de prata Ag 3 Tabela Periódica 7 Considerandose a constante de Avogadro igual a 602 10²³ determine a O número de mols existentes em 66 g de dióxido de carbono CO₂ b O número de moléculas de CO₂ 8Determine a composição centesimal do dicromato de potássio sabendose que sua fórmula molecular é K₂Cr₂O₇ e que as massas atômicas dos elementos são K 39 g mol Cr 52 g mol O 16 g mol 9 A cafeína um estimulante do café e do chá tem massa molar 19419 gmol¹ e a composição percentual da massa 4948 C 519 H 2885 N e 1648 O Qual a fórmula molecular da cafeína Dados C1201 H1007 N1401 O1600 10Qual a fórmula mínima de um composto que apresenta 4111 de K 337 de S e 252 de O Nesta terceira unidade aprenderemos a conhecer e trabalhar com a tabela periódica identificando grupos e períodos identificando semelhanças e diferenças nas propriedades de alguns elementos Objetivos da Unidade Identificar na Tabela Periódica grupos e períodos Através da configuração eletrônica dos elementos identificar a quais grupos e periódicos determinado elemento pertence Entender o que é carga nuclear efetiva Zeff Compreender a Química dos elementos reconhecendo semelhanças e diferenças em alguns elementos do grupo principal Plano da Unidade Tabela periódica atual Configuração eletrônica Efeito de blindagem e de penetração Carga nuclear efetiva regras de Slater A Química dos elementos Bons Estudos A tabela periódica é a ferramenta mais utilizada pelos químicos Para que saibamos utilizála é necessário entender a forma com que é organizada O primeiro passo é relembrar a configuração eletrônica dos elementos pois a Tabela Periódica é dividida em quatro blocos s p d e f e os elementos estão ordenados em ordem crescente de número atômico A figura abaixo mostra a divisão da Tabela Periódica em blocos Os elementos dos blocos s e p são chamados de elementos representativos os elementos do bloco d são denominados elementos de transição e os do bloco f são os lantanoides e os actinídeos Image contains a periodic table layout with elements categorized into blocks Observando a figura acima podemos observar que a Tabela é organizada em grupos ou famílias colunas e períodos linhas horizontais Os elementos ainda são divididos em metais ametais e metalóides B Si Ge As Sb e Te Abaixo podemos observar o número máximo de elétrons permitidos nos subníveis Subníveis S P d f Número máximo de elétrons 2 6 10 14 Na tabela abaixo podemos observar as configurações eletrônicas dos elementos combinando a notação do gás nobre Z Elemento Configuração Eletrônica Z Elemento Configuração Eletrônica 1 H 1s1 56 Ba Xe 6s2 2 He 1s2 57 La Xe 5d16s2 3 Li 1s22s1 58 Ce Xe 4f5d6s2 4 Be 1s22s2 59 Pr Xe 4f6s2 5 B 1s22s22p1 60 Nd Xe 4f6s2 6 C 1s22s22p2 61 Pm Xe 4f6s2 7 N 1s22s22p3 62 Sm Xe 4f6s2 8 O 1s22s22p4 63 Eu Xe 4f7s2 9 F 1s22s22p5 64 Gd Xe 4f5d16s1 10 Ne 1s22s22p6 65 Tb Xe 4f6s2 11 Na Ne 3s1 66 Dy Xe 4f106s2 12 Mg Ne 3s2 67 Ho Xe 4f1652 13 Al Ne 3s2p1 68 Er Xe 4f126s2 14 Si Ne 3s2p2 69 Tm Xe 4f13s2 15 P Ne 3s2p3 70 Yb Xe 4f146s2 16 S Ne 3s2p4 71 Lu Xe 4f145d16s2 17 Cl Ne 3s2p5 72 Hf Xe 4f145d26s2 18 Ar Ne 3s2p6 73 Ta Xe 4f145d36s2 19 K Ar 4s1 74 W Xe 4f145d46s2 20 Ca Ar 4s2 75 Re Xe 4f145d56s2 21 Sc Ar 3d14s2 76 Os Xe 4f145d66s2 22 Ti Ar 3d24s2 77 Ir Xe 4f145d76s2 23 V Ar 3d34s2 78 Pt Xe 4f145d96s1 24 Cr Ar 3d54s1 79 Au Xe 4f145d106s1 25 Mn Ar 3d54s2 80 Hg Xe 4f145d206s2 26 Fe Ar 3d64s2 81 Tl Xe 4f145d106s2p1 27 Co Ar 3d74s2 82 Pb Xe 4f145d106s2p2 28 Ni Ar 3d84s2 83 Bi Xe 4f145d106s3 29 Cu Ar 3d104s1 84 Po Xe 4f145d106s4 30 Zn Ar 3d104s2 85 At Xe 4f145d106s5 31 Ga Ar 3d104s2p1 86 Rn Xe 4f145d206s2 32 Ge Ar 3d104s2p2 87 Fr Rn 7s2 33 As Ar 3d104s2p3 88 Ra Rn 7s2 34 Se Ar 3d104s2p4 89 Ac Rn 6d7s2 35 Br Ar 3d104s2p5 90 Th Rn 6d7s2 36 Kr Ar 3d104s2p6 91 Pa Rn 5f6d7s2 37 Rb Kr 5s1 92 U Rn 5f6d7s2 38 Sr Kr 5s2 93 Np Rn 5f6d7s2 39 Y Kr 4d15s2 94 Pu Rn 5f7s2 40 Zr Kr 4d25s2 95 Am Rn 5f7s2 41 Nb Kr 4d45s1 96 Cm Rn 5f7s2 42 Mo Kr 4d55s1 97 Bk Rn 5f7s2 43 Tc Kr 4d55s2 98 Cf Rn 5f107s2 44 Ru Kr 4d75s1 99 Es Rn 5f117s2 Química Inorgânica 3 camadas K L M 3º período Eletrons de maior energia subnível s bloco s elemento representativo Nº de elétrons na camada de valência 1 3s¹ família 1 2 26Fe 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶ Ar 3d⁶ 4s² Camada Nível nº de elétrons K 1 2 L 2 8 M 3 14 N 4 2 4 camadas K L M N 4º período Eletrons de maior energia subnível d bloco d elemento de transição 2 elétrons em 4s² família 8 6 elétrons em 3d⁶ 3 50Sn 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p² Kr 4d¹⁰ 5s² 5p² Camada Nível nº de elétrons K 1 2 L 2 8 M 3 18 N 4 18 O 5 4 5 camadas K L M N 5º período Eletrons de maior energia subnível p bloco p elemento representativo Nº de elétrons na camada de valência 4 5s² 5p² família 14 4 17Cl 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ Ne 3s² 5p² Camada Nível nº de elétrons K 1 2 L 2 8 M 3 7 3 camadas K L M 3º período Eletrons de maior energia subnível p bloco p elemento representativo Nº de elétrons na camada de valência 7 3s² 3p⁵ família 17 Efeito de blindagem e penetração Vamos começar estudando os átomos que apresentam apenas um elétron em sua estrutura os átomos hidrogênios Para em seguida estudarmos os átomos multieletrônicos que apresentam dois ou mais elétrons em sua estrutura Como exemplo de um átomo hidrogenoide temos o hidrogênio com apenas um elétron em sua estrutura logo não ocorre repulsão entre elétrons Seu estado fundamental é n 1 Em um átomo multieletrônico os orbitais não apresentam a mesma energia que o átomo de hidrogênio 1s O número de cargas no núcleo também é maior do que em um átomo hidrogenoide atraindo mais fortemente os elétrons diminuindo sua energia Nos átomos com mais de um elétron ocorre repulsão entre elétrons os elétrons são atraídos pelo núcleo e se repelem entre si o que faz com que estejam menos ligados ao núcleo Dizemos então que cada elétron é blindado pelos outros o que reduz a atração entre o núcleo e os elétrons Os elétrons do orbital s ocupam a região mais próxima do núcleo logo ele penetra através das camadas mais internas Os elétrons p penetram menos através das camadas mais internas comparativamente devido ao plano nodal o que faz ter uma blindagem mais efetiva Os elétrons do orbital d estão menos ligados ao núcleo quando comparados aos elétrons dos orbitais p da mesma camada eles se aproximam ainda menos do núcleo que os orbitais s da mesma camada Devido aos efeitos de penetração e blindagem temos a seguinte ordem de energia dos orbitais s p d f 5 Elétrons na camada n2 ou menor contribui com 100 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 1s²2s²2p⁶3s² 3p⁶3d¹⁰4s² Nome Símbolo Massa do isótopo Hidrogênio prótio 1H H 10078 Deutério 2H D 20141 Trítio 3H T 30160 Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 2 6 ed São Paulo Cengage Learning 2013 adaptado Proprietades Físicas Proprietades Físicas H D T Ponto de fusão C 2590 2543 2524 Ponto de ebulição C 2526 2493 2480 Hr Kjmol 0117 0197 0250 Hvap Kjmol 0907 1226 1393 Hdis Kjmol 4359 4434 4469 Fonte SHRiver ATKINS Química Inorgânica 3ed Porto Alegre Bookman 2003 adaptado Vamos conhecer um pouco da Química dos elementos do grupo principal Grupo 1 Metais Alcalinos A tabela abaixo traz a abundância dos elementos do grupo 1 na crosta terrestre Elemento Abundância em partes por milhão ppm 3Li 20 11Na 23600 19K 21000 37Rb 90 55Cs 00003 87Fr Traços Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 2 6 ed São Paulo Cengage Learning 2013 adaptado Os elementos do grupo 1 os metais alcalinos são metais e altamente reativos Grupo 2 Metais Alcalinos Terrosos A tabela abaixo traz a abundância dos elementos do grupo 2 na crosta terrestre Elemento Abundância em partes por milhão ppm 4Be 26 12Mg 23000 20Ca 41000 Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 2 6 ed São Paulo Cengage Learning 2013 adaptado Os elementos do grupo dos metais alcalinos terrosos são muito reativos e são encontrados na crosta da Terra apenas combinados a outros elementos As tabelas abaixo traz os elementos dos grupos 1 e 2 que apresentam importância comercial e suas principais fontes naturais Grupo 13 A Química do Boro A tabela abaixo traz a abundância dos elementos do grupo 13 na crosta terrestre Elemento Abundância em partes por milhão ppm 5B 10 13Al 82000 31Ga 18 49In 005 81Tl 06 Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 2 6 ed São Paulo Cengage Learning 2013 adaptado O Boro é quimicamente classificado como não metal e apresenta elevado ponto de fusão diferentemente dos outros elementos do grupo que são considerados metais de baixo ponto de fusão e elevada condutividade elétrica Grupo 14 Família do Carbono A tabela abaixo traz a abundância dos elementos do grupo 14 na crosta terrestre Elemento Abundância em partes por milhão ppm 6C 480 14Si 277100 32Ge 18 50Sn 22 82Pb 14 Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 2 6 ed São Paulo Cengage Learning 2013 adaptado O caráter metálico do grupo aumenta de cima para baixo O carbono é considerado um não metal é o menor elemento do grupo e apresenta maior eletronegatividade dentre os outros A tabela abaixo traz os elementos dos grupos 14 que apresentam importância comercial e suas principais fontes naturais Elemento grupo16 Símbolo Fonte natural Carbono 6C Carvão hidrocarbonetos grafite Silício 14Si Sílica Fonte SHRIVER ATKINS Química Inorgânica 3 ed Porto Alegre Bookman 2003 adaptado Grupo 15 Família do Nitrogênio A tabela abaixo traz a abundância dos elementos do grupo 15 na crosta terrestre Elemento Abundância em partes por milhão ppm 7N 25 15P 1000 33As 15 51Sb 02 83Bi 0048 Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 2 6 ed São Paulo Cengage Learning 2013adaptado O caráter metálico do grupo 15 assim como no grupo 14 aumenta de cima para baixo Com exceção do nitrogênio todos os elementos desse grupo são sólidos em condições normais Dentro os elementos do grupo podemos destacar o nitrogênio N e o fósforo P O nitrogênio elementar N2 é um gás incolor insípido inodoro É constituinte principal da atmosfera geralmente usado na produção de NH3 manufatura de fertilizantes produção de HNO3 O fósforo P é encontrado na natureza no estado sólido um nutriente essencial das plantas É encontrado nas formas alótropicas fósforo branco ou amarelo fósforo vermelho e fósforo negro Grupo 16 Família dos Calcogênios A tabela abaixo traz a abundância dos elementos do grupo 16 na crosta terrestre Elemento Abundância em partes por milhão ppm 8O 474000 16S 260 34Se 05 52Te 0005 84Po Traços Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 2 6 ed São Paulo Cengage Learning 2013adaptado Os elementos do grupo 16 são considerados como não metais com exceção do polônio Po que apresenta característica metálica além de ser um elemento radiativo de curta meia vida Dentro os elementos do grupo 16 podemos destacar o oxigênio O que é o elemento mais abundante da crosta da Terra um gás incolor inodoro e insípido Existe nas formas alotrópicas O2 e O3 Grupo 17 Família dos Halogênios A tabela abaixo traz a abundância dos elementos do grupo 17 na crosta terrestre Elemento Abundância em partes por milhão ppm 9F 950 17Cl 130 35Br 037 53I 014 85At Traços Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 2 6 ed São Paulo Cengage Learning 2013adaptado Os elementos do grupo 17 os halogênios são considerados como não metais e devido as suas altas reatividades são encontrados na natureza apenas como compostos Dentro todos os elementos da tabela periódica o flúor é o mais eletronegativo sendo encontrado em minerais como a fluorita e a fluorapatita O cloro Cl2 um gás amarelo esverdeado e de odor característico é muito utilizado na fabricação de ácido clorídrico e na fabricação de produtos para tratamento de água Chegamos ao fim de nossa terceira unidade de estudo Através dela foi possível identificar o grupo e período dos elementos através da configuração eletrônica Aprendemos a calcular a carga nuclear efetiva dos elementos e a identificar semelhanças e diferenças nas propriedades de alguns elementos 1 Considere os seguintes conjuntos de elementos químicos I H Au Br Xe II Na Fe Se Ar III Rb Be I Kr IV P Li O He V K Ca Se Ar Dentro as opções acima a que apresenta um metal alcalino metal alcalinoterroso calcogênio e gás nobre respectivamente é a I b II c III d IV e V 2 Observe a configuração eletrônica abaixo 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d7 O grupo e período correspondente a essa configuração são respectivamente a 7 e 4ª b 9 e 5ª c 17 e 5ª d 18 e 4ª e 5 e 7ª 3 O elemento que apresenta a configuração eletrônica do estado fundamental Kr 4d10 5s2 5p4 é a Selênio b Antimônio c Telúrio d Iodo e Xenônio 4 Prediga o número de elétrons da camada de valência dos átomos a N b Mn c I 5 Calcule a carga nuclear efetiva para o elétron mais externo de cada um destes elementos a 14Si b 32Ge 6 Dê as configurações eletrônicas do estado fundamental dos átomos Ca Cr2 e W 7 Sem consultar material de referência identifique o grupo e período dos elementos a 56Ba b 35Br c 10Ne 8 Quais os isótopos do átomo de hidrogênio Por que os isótopos 1H e 2H apresentam grandes diferenças nas propriedades físicas e essencialmente as mesmas propriedades químicas 9 Por que em geral o carbono difere em suas propriedades dos demais elementos do grupo 10 Quais as formas alótropicas do fósforo Qual a mais reativa Justifique 4 Ligação Química Nesta quarta unidade estudaremos as diferenças entre ligações iônicas e covalentes Aprenderemos também a desenhar as estruturas de Lewis fazendo uso da regra do octeto e suas exceções Objetivos da Unidade Diferenciar ligação iônica e covalente Entender como os elétrons de valência são responsáveis pelas propriedades químicas dos átomos Desenhar estruturas de Lewis aplicando a regra do octeto e ser capaz de prever a geometria das moléculas Plano da Unidade Elétrons de valência Regra do octeto Ligação iônica e covalente Geometria molecular Carga formal Eletronegatividade Energia de ligação Bons Estudos Os elétrons de valência de um átomo são aqueles que se encontram na camada mais externa do átomo São eles os responsáveis pelas propriedades químicas dos átomos e também pela ocorrência das ligações químicas Quando os átomos ganham ânions espécie de carga negativa ou perdem cátions espécies de carga positiva elétrons ou ainda compartilham elétrons ocorre uma ligação química Os elementos do grupo principal da tabela periódica apresentam o número de elétrons na camada de valência igual ao número do grupo Com exceção do elemento hélio número atômico igual a 2 que se encontra representado na tabela periódica no grupo 18 pois suas propriedades são semelhantes ao dos gases nobres Observandose a imagem abaixo vemos que os elétrons de valência estão representados por pontos ao redor do símbolo do elemento Essa representação é conhecida como símbolos de Lewis Exemplo Determine o número de elétrons de valência e desenhe os símbolos de Lewis para os elementos Sr Al e O Solução Precisamos identificar na Tabela Periódica a quais grupos pertencem esses elementos O estrôncio Sr pertence ao grupo 2 possui dois elétrons na camada de valência o alumínio Al ao grupo 13 possui três elétrons e o oxigênio O ao grupo 16 seis elétrons Um átomo é considerado estável quando apresenta 8 elétrons em sua camada mais externa a camada de valência adquirindo configuração eletrônica semelhante a dos gases nobres que apresentam 8 elétrons em sua camada mais externa Com exceção do hélio que apresenta apenas 2 elétrons na sua camada de valência Assim elementos que apresentam apenas uma camada ficam estáveis com apenas 2 elétrons na camada de valência Analisandose a distribuição eletrônica dos gases nobres na tabela abaixo podemos observar que apresentam a última camada completa Ligação Iônica e Covalente Ligação iônica Importante Família ou Grupo 5 Se necessário para completar o octeto faça ligações duplas ou triplas Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 1 6 ed São Paulo Cengage Learning 2014 ADAPTADO Geometria molecular É a forma espacial em que se encontram os átomos que constituem uma molécula Dessa forma existem formas geométricas diferentes para cada molécula Podemos prever a geometria das moléculas através do Modelo da repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência VSEPR Segundo esse modelo os pares de elétrons dos átomos tendem a se afastar uns dos outros devido à repulsão entre elétrons no átomo central A geometria da molécula estará relacionada à quantidade de pares eletrônicos ao redor do átomo central Para determinar a geometria das moléculas podemos seguir os passos abaixo 1 Desenhar a estrutura de Lewis para a molécula 2 Conte o número de elétrons ao redor do átomo central Para melhor compreensão vamos analisar a tabela abaixo Geometria Pares de elétrons totais Pares de elétrons isolados Estrutura Linear 2 0 Exemplo O2 5 3 Exemplo BF3 6 4 Exemplo H2O Trigonal planar 3 0 Exemplo BF3 Angular 4 2 Exemplo H2O Tetraédrica 4 0 Exemplo CH4 Piramidal trigonal 4 1 Exemplo NH3 Bipiramidal trigonal 5 0 Exemplo PF5 Octaédrica 6 0 Exemplo SF6 Gangorra 5 1 Exemplo SF4 Forma de t 5 2 Exemplo ClF3 Quadrado planar 6 2 Exemplo XeF4 Piramidal de base quadrada 6 1 Exemplo BrF5 Fonte KOTZ John C TREICHEL Paul M WEAVER Gabriela C Química Geral e Reações Químicas Vol 1 6 ed São Paulo Cengage Learning 2014 SHRIVER ATKINS Química Inorgânica 3 ed Porto Alegre Bookman 2003 httpwwwebahcombr adaptado Observação Toda molécula formada por apenas dois átomos biatômica apresenta geometria linear Carga Formal Podemos identificar a estrutura de Lewis correta para uma molécula através do cálculo da carga formal tendo em vista que há exceções para a regra do octeto A estrutura da molécula que apresentar o menor valor de carga formal o mais próximo de zero é a estrutura mais provável de existir Para o cálculo da carga formal podemos utilizar a seguinte fórmula Cf V L ½ S Onde Cf carga formal V quantidade de elétrons de valência do átomo livre L quantidade de elétrons presentes nos pares isolados nãoligantes do átomo na estrutura S quantidade de elétrons compartilhados pelo átomo na estrutura Exemplo Podemos identificar através do cálculo da carga formal a estrutura correta para a molécula SO₂ 1ª Possibilidade 2ª Possibilidade Fonte httpwwwbrasilescolacom 1ª Possibilidade Cf 6 4 ½ 4 Cf 6 4 2 Cf 0 Cf 6 2 ½ 8 Cf 6 2 4 Cf 0 2ª Possibilidade Cf 6 4 ½ 4 Cf 6 2 ½ 6 Cf 6 2 3 Cf 1 Através do estudo da carga formal foi possível identificar que a 1ª possibilidade foi a estrutura mais provável de existir Eletonegatividade Eletonegatividade é a capacidade que o átomo em uma molécula tem em atrair elétrons para si A figura abaixo indica os valores de eletonegatividade dos elementos de acordo com Linus Pauling ESCALA DE ELETRONEGATIVIDADE DE PAULING Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Período H 22 Li 10 Be 15 Na 09 Mg 12 K 08 Ca 10 Sc 13 Ti 15 V 16 Cr 16 Mn 19 Fe 18 Co 19 Ni 17 Cu 19 Zn 16 Ga 18 Ge 19 As 20 Se 26 Br 28 Kr 30 Importante Não existe um limite em uma escala entre ligações covalente e iônica Porém existe uma regra que afirma que se a diferença de eletro negatividade for menor que 15 a ligação será considerada covalente Para uma diferença maior que 2 o caráter iônico da ligação prevalece Exemplo Entre os compostos HCl e HI qual apresenta maior caráter iônico Solução É necessário que se determine a diferença de eletro negatividade χ dos compostos H Cl χ 32 22 χ 10 H I χ 27 22 χ 05 Analisandose a diferença de eletro negatividade dos compostos podemos concluir que o HCl apresenta maior caráter iônico que o HI Propriedades das ligações Ordem de Ligação Ordem de ligação é o número de ligações entre dois átomos em uma molécula Seus valores podem ser 1 2 ou 3 ou ainda fracionários que ocorrem em íons ou moléculas que apresentam estruturas de ressonância Exemplos N N Ordem de ligação 3 H C C H A ordem de ligação entre os átomos de carbono e hidrogênio é igual a 1 e entre os átomos de carbono é igual a 3 Cumprimento de Ligação O cumprimento de ligação em uma molécula é a distância entre os núcleos de dois átomos que se encontram ligados Nas tabelas abaixo é possível observar alguns valores de cumprimentos de ligação em picômetros para ligações simples e múltiplas Podemos perceber que os valores de cumprimentos de ligação entre os mesmos átomos seguem a seguinte ordem valor de cumprimentos de ligações simples é maior que os de duplas ligações que é maior que o valor de ligações triplas Os valores dos comprimentos de ligações são geralmente obtidos através de difração de raios X em sólidos Os comprimentos de moléculas gasosas são obtidos através da espectroscopia na região do infravermelho ou microondas