a) materiais b) soluções c) elementos químicos. a) materiais transformando física e quimicamente...
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0. Módulo Inicial
a) Materiais
b) Soluções
c) Elementos químicos
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a) Materiais
a.1) Qual a sua origem? Transformando física e quimicamente as matérias-
primas é possível obter novos materiais, com novas
propriedades, como os plásticos, os detergentes, os
medicamentos, etc.
Os materiais são, assim, subdivididos em duas
categorias:
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Material
Natural
Sintético/Artificial
É o tipo de material encontrado em
bruto na Natureza, como por exemplo o
carvão, o petróleo, os minerais, a água,
o ar, as rochas, a lã ou o algodão.
É o que resulta de transformações
realizadas através de processos em que
há intervenção humana.
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Exemplos de materiais Naturais
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Exemplos de materiais Sintéticos/Artificiais
medicamentos
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a.2) Qual a constituição e composição?
Todos os materiais são formados por apenas uma
substância ou mistura de substâncias.
As misturas de substâncias podem ser classificadas
conforme o seu aspecto é uniforme ou não uniforme.
Exemplos de misturas de substâncias: ar, areia, sangue,
aço, granito, manteiga, coca-cola.
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Classificação das misturas de substâncias
HomogéneaApresenta aspeto uniforme e não é possível distinguir, mesmo
com um microscópio, os constituintes dessa mistura. Só tem
uma fase. Exemplos: ar, aço e água de mesa.
HeterogéneaApresenta aspeto não uniforme e é possível distinguir alguns ou
todos os seus componentes da mistura a olho nu. Tem duas ou
mais fases. Exemplos: areia, granito, coca-cola.
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Coloidal
Estas misturas apresentam um aspeto homogéneo a nível
macroscópico, mas têm um aspecto não uniforme quando
observadas ao microscópio, são portanto heterogéneas.
Exemplos: leite, manteiga e sangue.
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Unidades estruturais da matéria Átomo
Partícula base de todas as substâncias e materiais.
Formado por núcleo (com protões e neutrões) e pela
nuvem eletrónica (eletrões). Molécula
Os átomos podem associar-se (ligar-se) das mais variadas
formas, formando uma infinidade de conjuntos diferentes. Ião
Quando um átomo ganha ou perde eletrões o número de
protões deixa de ser igual ao de eletrões, passando a ter
carga.
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Classificação das substâncias Elementares
São substâncias que apresentam um só tipo de átomo,
quer a sua unidade estrutural seja átomo ou molécula.
Exemplos: unidade estrutural átomo – Fe, Al, Au, Ne, He;
unidade estrutural molécula – O2, N2, P4, H2 .
Compostas
As unidades estruturais são moléculas e estas possuem,
pelo menos, dois tipos diferentes de átomos. Exemplos:
H2O, CO2, CH4, NH3.
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Materiais
Substância Mistura de substâncias
Elementar CompostaUnidade estrutural:
átomo ou molécula.
Ex.: Ne, He, O2, N2,
O3, P4
Unidade estrutural:
iões ou molécula.
Ex.: NaCl, KBr, H2O,
NH3, C6H12O6, CO2
Homogénea
Coloidal
Heterogénea
Ex.:
Sangue,
leite,
nevoeiro.
Ex.: Ar, aço,
água potável,
bronze.
Ex.:
Granito,
areia,
coca-cola.
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Mudanças de estado físico
FusãoSolidificação
VaporizaçãoCondensação
Ponto de fusão
Ponto de ebulição
Sublimação
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b) Soluçõesb.1) Quais e quantos componentes?
Solução – É uma mistura homogénea de duas ou mais
substâncias (solvente e soluto ou solutos) que constituem
uma só fase.
Solvente – É o componente da mistura que satisfaz, pela
ordem indicada, uma das seguintes condições:
ter o mesmo estado físico da solução;
maior quantidade de substância;
o mais volátil.
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Soluto – É o componente da mistura que satisfaz, pela
ordem indicada, uma das seguintes condições:
não ter inicialmente o mesmo estado físico da solução;
ter menor quantidade de substância do que o solvente.
b.2) Composição quantitativa de soluções
A composição quantitativa de uma solução traduz as
proporções dos constituintes que fazem parte dessa
solução e pode ser expressa por relações diversas como a
concentração mássica.
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Concentração mássica
c = m V
Massa de soluto
Volume de solução
Concentração mássica
A unidade SI (Sistema Internacional) de massa é o
quilograma (kg) e de volume é o metro cúbico (m3).
Logo, a unidade SI de concentração mássica será kg/m3.
No entanto, a unidade mais utilizada é o g/dm3, que é
equivalente a g/L.
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Exercícios:1 - Considera uma solução de cloreto de sódio 2,082 g deste sal
em 250 cm3 de solução. Calcula a concentração em g/dm3.Solução: 8,33 g/dm3
2 - Ex. 0.21 do Manual pág. 45
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c) Elementos químicosc.1) O que são? O modelo atómico atual considera que o átomo é constituído
por:
Núcleo atómico – zona mais central do átomo formado por
dois tipos de partículas:
protões (carga eléctrica positiva)
neutrões (sem carga eléctrica)
Sensivelmente a
mesma massa Nuvem electrónica – zona fora do núcleo, ocupando um
espaço muito maior do que o núcleo, onde se movem os
electrões. Partículas com carga eléctrica negativa e com
massa muito inferior à dos neutrões e protões.
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Tamanho das diferentes partículas
Repare que o núcleo
ocupa, apenas, 1/10.000
do tamanho total do
átomo. Se um átomo
ocupasse 10.000 m (10
km), o núcleo teria,
apenas, 1 m. Num átomo
“quase tudo é espaço
vazio”.
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c.2) Como se caracterizam os átomos dos diferentes elementos
Número atómico (Z)
• Cada elemento tem o seu próprio número atómico (valor
inteiro) que é igual ao número de protões.
• Átomos de elementos diferentes têm, obrigatoriamente,
número atómico diferente.
• Num átomo o número de protões é igual ao número de
eletrões.
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Número de massa (A)
• Cada átomo de um elemento tem o seu próprio número de
massa que indica o número total de nucleões (protões e
neutrões).
• O mesmo elemento pode apresentar átomos diferentes (no
número de massa), pois podem ter número de neutrões
diferentes (isótopos).
XA
ZSímbolo do
elemento químico
Número de massa (n+p)
Número atómico (p)
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Exemplos:
Ca40
20
Elemento:
N.º de protões:
N.º de neutrões:
N.º de eletrões:
Cálcio
20
40
- = 20
20
O16
8
2-
+
Elemento:
N.º de protões:
N.º de neutrões:
N.º de eletrões:
Oxigénio
8
88
2
= 10
2-
Nota: significa que este anião tem mais 2 electrões do que protões. A carga de
um ião é o “saldo” global entre cargas + (protões) e cargas – (electrões).
20
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c.3) O que são isótopos
Existem átomos do mesmo elemento químico (mesmo Z) que
apresentam diferentes números de massa por terem
diferentes números de neutrões.
Estes átomos são designados por isótopos (iso = o mesmo ;
topo = lugar ; isótopo = o mesmo lugar na T.P.)
A maioria dos elementos químicos apresenta isótopos.
Exemplos de isótopos:
H1
1 H2
1 H3
1 prótio (H) deutério (D) trítio (T)
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c.4) Massa atómica relativa (Ar)
A massa de um átomo é quase toda devida aos nucleões.
As massas de protões e neutrões são idênticas e muito
pequenas ( 1,7 x 10-27 kg).
Logo, as massas dos átomos, em quilogramas, são valores
muito pequenos.
Como não é prático o uso do quilograma como unidade de
massa para átomos , arranjou-se outro termo de comparação.
Massa atómica relativa (Ar) – Indica o número de vezes que a
massa de um átomo é maior do que a massa-padrão.
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Massa-padrão - Atualmente o padrão de referência
corresponde a 1/12 da massa do átomo de carbono-12 (12C).
No passado esta comparação já foi feita com o átomo de
hidrogénio. A Massa atómica relativa, valor que pode ser retirado da T.P.,
é uma média “pesada ou ponderada” das massas isotópicas
relativas dos isótopos desse elemento.
Exemplo: Ar( ) = 6,051; Abundância relativa = 7,98 %
Ar( ) = 7,016; Abundância relativa = 92,02 %
Li6
3
Li7
3
Ar (lítio) = 6,051 x 7,98 + 7,016 x 92,02 = 6,939
100
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c.5) Massa molecular relativa (Mr)
Conhecidas as massas atómicas relativas dos átomos que
constituem a molécula, é possível determinar a massa
molecular relativa (Mr).
Exemplo: Calcular Mr do ácido sulfúrico, H2SO4, considerando
as seguintes massas atómicas relativas: Ar(H) = 1,00; Ar(O) =
16,0; Ar(S)= 32,1
Resolução: Mr(H2SO4) = 2 x 1,00 + 32,1 + 4 x 16,0 = 98,1
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c.6) Organização dos elementos
Os elementos químicos atualmente conhecidos estão
organizados numa tabela, Tabela Periódica, dispostos pela
ordem do número atómico correspondente.
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Período - Conjunto de elementos dispostos na mesma linha
horizontal. Ao longo do período o número atómico aumenta e
as propriedades dos elementos variam regular e
continuamente (a T.P. tem 7 períodos).
Grupo – Conjunto de elementos dispostos na mesma linha
vertical ou coluna. Estes elementos apresentam
comportamento químico e propriedades semelhantes (a T.P.
tem 18 grupos).
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c.7) Representação das substâncias Todas as substâncias são representadas simbolicamente por
fórmulas químicas.
Nas fórmulas, além dos símbolos dos elementos, figuram
índices numéricos que traduzem o número de átomos de
cada elemento que constitui a unidade estrutural da
substância representada.Nomenclatura dos compostos inorgânicos
Na escrita das fórmulas dos compostos iónicos, coloca-se
primeiro o símbolo ou fórmula do catião e depois o símbolo
ou fórmula do anião, com índices tais que a soma das cargas
elétricas (que não se escrevem) seja nula.
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Exemplo:
Al3+ HO-HO-HO-Al(HO)3
+3 -3 = 0
Na escrita do nome do composto começa-se do anião, HO-
(hidróxido), para o catião, Al3+ (alumínio). Ficando, neste caso,
hidróxido de alumínio.