2009 volume 2 cadernodoaluno quimica ensinomedio 2aserie caderno do aluno

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Caderno do aluno, disciplina química contendo atividades do currículo da secretaria da educação do estado de São Paulo.Caderno do professor com conteúdo didático de cada bimestre seguindo o currículo de São PauloGabarito dos exercícios dos cadernos do aluno.

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Caro(a) aluno(a),Voc sabia que:A temperatura do corpo de um beija-nor de 40,5 C?O ao inoxidvel resiste mais ao deteriorante do oxignio, ou seja, sofre menos oxidao?O gs lacrimogneo causa tosse, irritao da pele e vmitos e seus efeitos levam de 20 a 45 minutos para passar?O dixido de carbono slido, conhecido como gelo-seco, pode ser obtido quando se resfria o gs carbnico a uma temperatura inferior a -78 C?A cicatrizao, a formao dos dentes, o crescimento de cabelos e unhas resultam de reaes de absoro de energia e o aquecimento do nosso corpo, para proteo contra o frio, resulta de reaes qumicas que liberam energia? Todos esses conhecimentos - e milhares de outros - resultaram de observaes e experimentos cientncos. Movido pela curiosidade, o cientista fez perguntas, estabeleceu hipteses, observou, registrou, relacionou dados etc., para chegar s suas descobertas. Descobertasessasqueviraramconhecimentoeservemparaexplicaranaturezaouo funcionamento das coisas. Evoc,porsertambmmovidopelacuriosidade,temdentrodesiasementede umpesquisador.Bastaquevocfaaperguntasdesanadoraseinicieumprocessode observao sistemtica para conseguir respostas e explicaes. Essa atitude investigativa vai exigir que voc use todos os seus sentidos para recolher as informaes necessrias de maneira direta ou com a ajuda de equipamentos, como termmetros, microscpios, balanas, tubos de ensaio etc. Mantenha viva a sua curiosidade, faa perguntas e procure sistematicamente as res-postas, para ampliar a sua aprendizagem e a sua compreenso do mundo.Coordenadoria de Estudos e Normas Pedaggicas - CENP Secretaria da Educao do Estado de So Paulomatria: Qumica Bimestre: 2a2 prova data: 05/03/09carta quimica.indd 1 22/3/2009 12:00:44QUIM_CAA_2bi_2s.indd 1 6/5/2009 16:14:47QUIM_CAA_2bi_2s.indd 2 6/5/2009 16:14:47Qumica - 2a srie - Volume 23!? SITUAO DE APRENDIZAGEM 1EXPLICANDO O COMPORTAMENTO DE MATERIAIS MODELOS SOBRE A ESTRUTURA DA MATRIAAs propriedades dos materiais podem ser entendidas a partir do conhecimento da estrutura da matria. O modelo atmico de Dalton, que voc estudou na 1a srie, mostrou-se til para o enten-dimentodatransformaoqumicaedesuasrelaesproporcionaisdemassa.Noentanto,essas ideias so limitadas quando se procura explicar, por exemplo, as manifestaes de energia, como luz, calor e eletricidade que geralmente a acompanham. Assim, importante que voc conhea outras ideias sobre a estrutura da matria que permitem a explicao desses fatos.1.1 O modelo de Rutherford-Bohr para explicar o comportamento da matriaAtividade 1 Condutibilidade eltrica um critrio para classifcar os materiaisUma das manifestaes da eletricidade associada matria a propriedade de conduzir corrente eltrica condutibilidade eltrica , que difere de um material para o outro. Como se sabe, alguns materiais so bons condutores de corrente eltrica, outros no. Neste experimento, voc ir testar, avaliar e comparar o grau de condutibilidade eltrica de vrios materiais. Para isso, ser utilizado o dispositivo apresentado na fgura a seguir, constitudo por um circuito interrompido entre os ele-trodos um circuito aberto. A condutibilidade eltrica ser observada na forma de luz e calor das lmpadas. No dispositivo de teste, existe uma lmpada de neon (2,5 W) e duas outras lmpadas, de 10 ou 15 W e de 60 W, respectivamente, ligadas em paralelo, tendo um resistor intercalado no circuito e um fo terminal para ser ligado a uma tomada.interruptorfosencapadoscomextremidadesdesencapadas (cerca de 1 cm)Samuel SilvaDispositivo para medida de condutibilidade eltrica.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 3 6/5/2009 16:14:48Qumica - 2a srie - Volume 24Materiais1 dispositivo de teste (conforme a fgura apresentada);lminas de alguns metais, comoferro, alumnio, cobre e zinco;pedaos de madeira, plstico emrmore;gua potvel e gua destilada; etanol; acar (sacarose); cloreto de sdio; carbonato de clcio; hidrxido de sdio em pastilhas; naftalina triturada; 1 colher para medir quantidades; 10 frascos pequenos de boca larga (do tipo usado para pats ou comida de nen);5 bqueres de 100 mL; 1 cpsula de porcelana; 5 bastes de vidro ou dispositivos para agitaras solues;3 lmpadas: uma de 2,5 W, uma de 10 W ou15 W e uma de 60 W;1 pedao de esponja de ao; 1 pina; 1 trip e um pedao de tela de amianto; 1 fonte de calor (lamparina ou bico de Bunsen); fta crepe. RecomendaesNo tocar nos dois eletrodos (fos desencapados) simultaneamente quando o dispositivoestiver ligado tomada.Sempre que for limpar os eletrodos, desligue o dispositivo. Ao testar materiais lquidos, mantenha os eletrodos sempre paralelos e imersos at a mes- ma altura (controle de variveis).Leia o procedimento apresentado na pgina seguinte.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 4 6/5/2009 16:14:49Qumica - 2a srie - Volume 25ProcedimentoInicialmente,limpeoseletrodoscomaesponjadeao(lembre-se:comodispositivodesligado).Prenda as duas lmpadas nesse dispositivo e ligue-o tomada. As lmpadas acendem? Com o dispositivo ligado tomada, usando uma lmpada de cada vez (mantendo umaenroscada e a outra desenroscada), coloque os eletrodos em contato com as amostras de metais (ferro, alumnio, cobre e zinco), de madeira, de plstico e de mrmore. Anote na tabela as observaes sobre o acendimento ou no da lmpada em uso.Em cada um dos frascos pequenos, coloque os seguintes materiais e identifque-os usan- do rtulos: gua potvel, gua destilada, etanol, e pequena quantidade (uma colherinha rasa)dosslidos:cloretodesdio,hidrxidodesdio,carbonatodeclcio,naftalina trituradaeacar.Inicieostestesusandooaparelhodecondutibilidadecomtodasas lmpadas enroscadas. Caso nenhuma lmpada acenda, desenrosque a de 60 W e observe novamente. Caso no ocorra nenhum acendimento, desenrosque a de 10W ou 15 W e observe. Teste a condutibilidade eltrica, iniciando pelos materiais slidos, usando uma lmpadadecadavez.Anotesuasobservaessobreosurgimentoounodeluzesua intensidade na tabela de dados. Coloquenacpsuladeporcelanacercade2,0gdehidrxidodesdio(20pastilhas).Monte um sistema para aquecimento e aquea o sistema suavemente, at a fuso do s-lido. Teste a condutibilidade do hidrxido de sdio no estado lquido (fundido) e anote sua observao.Prepare solues aquosas de sacarose, cloreto de sdio, hidrxido de sdio e etanol, acrescen- tando a mesma quantidade de gua aos frasquinhos que as contm. Agite e teste a condutibi-lidade das solues obtidas, usando uma lmpada de cada vez. Anote suas observaes.Aps a experimentao, registre os dados coletados na tabela seguinte:MateriaisObservao das lmpadas2,5 W 10 W ou 15 W 60 WFerroAlumnioCobreZincoMadeiraPlsticoMrmoreQUIM_CAA_2bi_2s.indd 5 6/5/2009 16:14:49Qumica - 2a srie - Volume 26Cloreto de sdio (NaCl)Sacarose (C12H22O11)Carbonato de clcio (CaCO3)Naftalina triturada (C10H8)Hidrxido de sdio slido (NaOH)Hidrxido de sdio fundidoEtanol (C2H5OH)gua destiladagua potvelSoluo aquosa de NaClSoluo aquosa de acarSoluo aquosa de hidrxido de sdio (NaOH)Soluo aquosa de etanolUtilize as notaes (+), (++) e (+++) para expressar a condutibilidade e a intensidade da luz, e a notao () no caso do material no ser condutor.Questes para a anlise dos dados experimentais1.Com base nas observaes coletadas, classifque os materiais testados como condutores, maus condutores ou isolantes. 2.Justifque por que os fos eltricos, bem como os cabos das ferramentas usadas pelos eletricistas, so revestidos de plstico.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 6 6/5/2009 16:14:49Qumica - 2a srie - Volume 273Os materiais considerados condutores conduzem corrente eltrica com a mesma intensidade? Explique.4.Entre os materiais testados, h algum que possa ser classifcado, ao mesmo tempo, como condu-tor e como isolante? Explique.5.Considerando as observaes da tabela, reagrupe os materiais testados de acordo com os estados em que eles so considerados condutores de corrente eltrica (slido, lquido, dissolvido e fundido).6.Analisando os dados coletados, pode-se perceber que alguns materiais no estado slido, como amadeira,soisolantes,eoutros,comooferroeoalumnio,socondutores.Considerando a corrente eltrica como movimento de cargas eltricas, que suposio possvel fazer sobre a naturezaealiberdadedemovimentodaspartculasqueconstituemosmateriaiscondutores (slidos, lquidos, dissolvidos e fundidos)?7.Nas mesmas condies, que suposio possvel fazer em relao aos isolantes?Elabore um pequeno texto sobre as ideias desenvolvidas nessa atividade, levando em conta a movimentao de cargas eltricas e sua relao com a organizao e a liberdade de movimento das partculas nos slidos, nos lquidos e nas solues aquosas.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 7 6/5/2009 16:14:49Qumica - 2a srie - Volume 28Atividade 2 Elaborao de um modelo: de onde vm as cargas eltricas?Refetindo sobre as observaesRetome e analise as observaes sobre os testes de condutibilidade do hidrxido de sdio (sli-do, dissolvido e fundido), do cloreto de sdio (slido e dissolvido) e do acar (slido e dissolvido) para responder s seguintes situaes:1.O hidrxido de sdio slido no condutor, mas sua soluo aquosa apresenta alta condutibi-lidade. Comparando o grau de condutibilidade da gua, antes da adio de hidrxido de sdio, com a condutibilidade aps a dissoluo, o que possvel afrmar sobre a quantidade de cargas eltricas presentes na soluo que se movimentaram conduzindo a corrente eltrica?2.Quando se colocam as extremidades dos fos do aparelho de medida de condutibilidade eltrica no hidrxido de sdio fundido (aquecendo-se o hidrxido a 318 C, ele se funde), as lmpadas se acendem, indicando que um bom condutor de corrente eltrica. Compare os processos de fuso e de dissoluo do hidrxido de sdio em gua em termos de surgimento de cargas el-tricas. Diante dos fatos observados, que suposio voc pode fazer: as cargas eltricas surgiram na dissoluo ou estavam presas no slido e foram separadas como resultado de sua interao com a gua?3.O efeito causado pela dissoluo do acar em gua foi igual ao causado pela dissoluo do clo-reto de sdio em gua? As partculas presentes na soluo de acar so da mesma natureza que as partculas presentes na soluo de cloreto de sdio? Justifque.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 8 6/5/2009 16:14:49Qumica - 2a srie - Volume 294.Considerando que o cloreto de sdio apresenta comportamento similar ao hidrxido de sdio em termos da condutibilidade eltrica, nos estados slido e lquido e em soluo aquosa, pos-svel admitir a ideia de que esse sal seja constitudo de partculas portadoras de cargas eltricas (ons)? Qual das suposies feitas no incio da atividade mostra-se mais coerente com os fatos? 1.Elabore um quadro-sntese (diagrama) que mostre a classifcao dos materiais testados em con-dutores e no-condutores, relacionando o estado fsico e as solues aquosas.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 9 6/5/2009 16:14:49Qumica - 2a srie - Volume 2102.Considere as propriedades dos materiais apresentados na tabela que segue:Propriedades de alguns materiaisMaterialTemperatura de fuso (C)Temperatura de ebulio (C)Solubilidade em guaCondutibilidade eltrica do material em guaCloreto de sdio801 1 401 SolvelAcar(sacarose)185Decompe a 250Solvelgua 0 100Hidrxido de sdio318 1 390 SolvelHidrxido de potssio380 1 320 SolvelCarbonato de sdio851 Solvelcido butanoico 5,7 163 Pouco solvelEtanol 114 78 SolvelCarbonato de clcioPouco solvelFonte: Qumica: mdulo 3, 2003. (PEC Construindo Sempre Aperfeioamento de Professores Ensino Mdio).a)Complete a tabela com os dados de condutibilidade dos materiais que voc conhece.b)Estabelea relaes entre os dados da tabela e o grau de condutibilidade eltrica. Justifque as relaes estabelecidas.c) possvel fazer uma previso para a condutibilidade eltrica do carbonato de sdio, do car-bonato de clcio, do hidrxido de potssio e do cido butanoico? Explique.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 10 6/5/2009 16:14:49Qumica - 2a srie - Volume 2111.2 Evoluo das ideias: do tomo de Dalton ao tomo de Rutherford-BohrMaria Eunice R. Marcondes e Yvone M. EsperidioIdeias de Tomson sobre o tomoEmbora o modelo atmico de Dalton explicasse as relaes de massa em uma transformao qumica, suas ideias no foram aceitas por toda a comunidade de cientistas. Propriedades como anaturezaeltricadamatrianecessitavamaindadeexplicaesqueomodeloatmicode Dalton no fornecia. Em fns do sculo XIX e incio do sculo XX, cientistas realizaram inmeras experinciascomafnalidadedeinvestigaraconstituiodamatria.Essasexperinciasevi-denciaramaexistnciadepartculassubatmicasdotadasdecargaeltrica.Em1897,Joseph John Tomson (1856-1940), um cientista ingls, havia comprovado experimentalmente que o eltron era um dos constituintes fundamentais de toda e qualquer espcie de matria.Em 1898, ele props uma nova representao para o tomo. Segundo suas ideias, o tomo era visto como uma esfera macia de eletricidade positiva, na qual a massa e as partculas posi-tivasestariamuniformementedistribudasportodooseuvolume,eoseltrons,corpsculos de carga negativa, presentes em igual nmero ao de cargas positivas, estariam incrustados nessa esfera, de modo semelhante a ameixas em um pudim.Elaborado especialmente para o So Paulo faz escola.Questes para anlise do texto1.Qualdasrepresentaesaseguircorrespondeaumalminadeourosegundoasideiasde Dalton? Justifque.Claudio Van Erven RipinskasQUIM_CAA_2bi_2s.indd 11 6/5/2009 16:14:50Qumica - 2a srie - Volume 2122.Representealminadeourodaatividade, supondo-a constituda por tomos, segundo o modelo de Tomson.3.Segundo esse modelo, se um tomo contm quatro cargas positivas, quantas cargas negativas ele deve conter? Justifque.Maria Eunice R. Marcondes e Yvone M. EsperidioIdeias de Rutherford modelo do tomo nuclearO conhecimento de que a matria apresenta natureza eltrica propiciou uma nova maneira de pensar sobre os tomos. Outro conhecimento, fundamental para que se elaborassem outros modelos, foi a descoberta da radioatividade.OcientistafrancsHenriBecquerel(1852-1908)haviaobservado(1896)quetodosos sais de urnio at ento conhecidos geravam uma impresso em uma chapa fotogrfca, mesmo que ela estivesse no escuro. O fato foi interpretado considerando-se que o elemento qumico urnio pode emitir raios invisveis, capazes de penetrar certos materiais. Em 1896, o casal de cientistas Pierre (1859-1906) e Marie Sklodowska Curie (1867-1934) descobriu e isolou outros elementos radioativos, como o polnio e o rdio. Em 1899, Marie Curie sugeriu que os tomos que produzem radiaes so instveis e desintegram-se, transformando-se em outros elementos, com emisso de energia. Pouco antes, em 1898, Ernest Rutherford (1871-1937), estudando mais detalhadamente a radioatividade, descobriu que as radiaes eram de dois tipos, denominando-as alfa () e beta (), e, em 1907,trabalhando com o fsico Hans Geiger, descobriu tambm que, independentemente do elemento radioativo de que proviessem, os raios eram sempre de mesma natureza. Estudos das propriedades dessas radiaes levaram ideia de que elas fossem constitudas por partculas pesadas e de carga positiva. A radiao foi considerada constituda por partculas leves e de carga negativa (feixe de eltrons de alta velocidade).QUIM_CAA_2bi_2s.indd 12 6/5/2009 16:14:50Qumica - 2a srie - Volume 213Entre 1909 e 1911, Ernest Rutherford e seus colaboradores, Geiger e Marsden, estudavam o comportamento das partculas , emitidas por uma fonte radioativa, como o rdio ou o polnio, quando lanadas como projteis, em alta velocidade (10 000 km/s), sobre lminas muito fnas de ouro ou de platina.Aspartculaseramdetectadaspelascintilaesproduzidasemumanteparorecobertode sulfeto de zinco. O material radioativo era colocado em uma cavidade profunda de um bloco de chumbo, provido de um orifcio por onde saa um fno feixe de radiaes, em uma nica direo. O restante delas era absorvido pelo chumbo. A lmina metlica era intercalada no trajeto dos raios, entre a fonte de partculas e o anteparo (veja a fgura a seguir).Experimento de Rutherford.Os resultados surpreenderam os cientistas, pois algumas das partculas no apresentavam o comportamento esperado atravessar o anteparo sem se dispersar , sofrendo desvio, e outras, em nmero muito menor, eram refetidas. Pode-se imaginar, para fazer uma analogia, um dardo pesado que, quando lanado contra uma folha de papel, em vez de atravess-la, retorna.Em1911,Rutherfordpropsummodeloparaotomo,queconsideroucoerentecom suas observaes experimentais. Nesse modelo, a massa do tomo estaria concentrada em um ncleo muito menor que o prprio tomo e apresentaria carga positiva. Ao redor desse ncleo estariamoseltrons,emrbitascirculares,emnmerosufcienteparaassegurarumtomo neutro. Usando esse modelo, era possvel explicar o fato de a maioria das partculas atraves-saremalminademetalsemseremdesviadas,admitindo-sequedentrodotomoexistiria umgrandevazio.Mesmoqueessaspartculascolidissemcomoseltrons,estes,porserem leves, no ofereceriam resistncia sua passagem. Os grandes desvios observados podem ser entendidos como resultantes da repulso eletrosttica entre as partculas , positivamente car-regadas, e os ncleos tambm positivos. O retorno das partculas explicado como resultado da coliso frontal, seguida de repulso, dessas partculas com os prprios ncleos diminutos, mas de grande massa.fonte de partculas alfapartculas alfalmina de ourodetector de partculasanteparo com sulfeto de zincoSamuel SilvaQUIM_CAA_2bi_2s.indd 13 6/5/2009 16:14:51Qumica - 2a srie - Volume 214Questes para anlise do texto1.Faa um desenho que represente o modelo para o tomo proposto por Rutherford.2.Os modelos atmicos propostos por Dalton e por Tomson podem explicar os dados experi-mentais obtidos por Rutherford no experimento descrito? Explique.3.Descreva o modelo atmico proposto por Rutherford e apresente as evidncias experimentais que justifcam tal modelo.4.O modelo atmico de Rutherford pode ser utilizado para explicar a conservao da massa numa transformao qumica? Justifque.A carga positiva do ncleo dos tomos devida aos prtons, cuja existncia foi evidenciada experimentalmente por Rutherford em 1919. Ele obteve, por meio de clculos, a carga nuclear de alguns elementos e constatou que os valores encontrados eram aproximadamente a metade do valor da massa atmica relativa do elemento correspondente. Com base nesses dados, props a existncia no ncleo de outra partcula, cuja massa deveria ser igual do prton, mas desprovida de carga eltrica: o nutron.Elaborado especialmente para o So Paulo faz escola.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 14 6/5/2009 16:14:51Qumica - 2a srie - Volume 215Maria Eunice R. Marcondes e Yvone M. EsperidioAmpliando os conhecimentos sobre o tomo novas ideias sobre o ncleo e a eletrosferaEmboraomodelodeRutherfordtenhatrazidonovasexplicaessobreaestruturada matria, apresentava alguns problemas perante os conhecimentos da poca. Sendo os prtons partculasdecargapositiva,seriarazovelesperarqueelesserepelissem.Noentanto,elesse mantinham dentro do ncleo, e as ideias de Rutherford revelaram-se insufcientes para explicar a natureza das foras de interao entre eles, as quais do ao ncleo uma relativa estabilidade.Alm disso, o modelo admitia os eltrons movendo-se em rbitas circulares ao redor do ncleo. Mas uma carga eltrica, ao girar em torno de outra de sinal contrrio, perde energia progressiva-mente. Assim, os eltrons de um tomo deveriam perder energia e acabariam atingindo o ncleo.Nessapoca,ofsicodinamarqusNielsBohr(1885-1962),baseando-setambmem conhecimentos sobre a radiao luminosa (espectros atmicos), props uma srie de postulados que aprimoraram o modelo de Rutherford:No tomo, os eltrons giram em rbitas determinadas, chamadas nveis de energia ou ca- madas eletrnicas.Enquanto giram em determinada rbita, os eltrons no irradiam energia. Em cada rbita, os eltrons tm uma quantidade de energia permitida. Quanto mais prxi- mos estiverem do ncleo, menor a energia dos eltrons em relao ao ncleo. Quanto mais afastados, maior a energia em relao ao ncleo.Os eltrons podem passar de uma rbita para outra. Para que passem de uma rbita maisprxima do ncleo para uma mais afastada, necessrio absorver energia; quando os el-trons passam de uma rbita mais afastada para outra mais prxima do ncleo, h liberao de energia (veja a fgura a seguir).absorvendoenergialiberando energiaRepresentao, segundo o modelo de Bohr, da transio do eltron de uma rbita para outra.Claudio Van Erven RipinskasQUIM_CAA_2bi_2s.indd 15 6/5/2009 16:14:51Qumica - 2a srie - Volume 216Questes para anlise do texto1.Quais so as semelhanas e diferenas entre as ideias de Rutherford e as de Bohr?2.O teste de chama um procedimento muito usado na identifcao de substncias qumicas. Sabe-se que uma substncia, quando aquecida a determinada temperatura, emite luz de frequncias bem de-fnidas, que so caractersticas dos tomos que a constituem. Assim, por exemplo, o tomo de sdio emite luz amarela; o de clcio, alaranjada; o de estrncio, vermelho carmim. Utilizando as ideias de Rutherford e de Bohr, procure explicar essa caracterstica apresentada por certos tomos.Bohr percebeu que a energia dos eltrons no emitida de maneira contnua, como era es-perado segundo os conhecimentos da poca, mas que eles emitem (ou absorvem) certos valores deenergiaapenasquandomudamderbita.Aorganizaodoseltronsnosvriosnveisde energia, segundo Bohr, levava em conta um nmero fxo de eltrons em um dado nvel. Baseado em uma relao matemtica estabelecida pelo cientista sueco Rydberg, no fnal do sculo XIX, para o nmero de eltrons dos gases nobres, Bohr notou uma regularidade: os nmeros 2, 8, 18 e 32 representavam as diferenas entre o total de eltrons de um dado gs nobre e o total de eltrons de seu anterior. Levando em conta a pouca reatividade manifestada pelos gases nobres, Bohr considerou que esses nmeros correspondiam ao nmero mximo de eltrons permitido em cada nvel e apresentou o seguinte quadro:Distribuio eletrnica segundo o modelo atmico de BohrCamada eletrnica K L M N O P QNvel de energia 1 2 3 4 5 6 7Nmero mximo de eltrons2 8 18 32 32 18 2Essas ideias contriburam para ampliar os conhecimentos sobre a estrutura dos tomos.Elaborado especialmente para o So Paulo faz escola.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 16 6/5/2009 16:14:51Qumica - 2a srie - Volume 217Alguns elementos qumicos e seus istoposNotao do istopoNmero de massaNmero de prtonsNmero de nutrons% na natureza11H 1 1 0 99,9921H (deutrio) 2 1 1 0,0131H (trtio) 3 1 2 -------168O 16 8 8 99,76178O 17 8 9 0,04188O18 8 10 0,20206Pb82206 82 124 24,1208Pb82 208 82 126 52,4O nmero atmico e a descoberta do nutronAsideiasdeBohrpermitiramqueseentendesseaorganizaodoseltronsnaeletrosfera. Quanto ao ncleo atmico, embora tivesse carga positiva e concentrasse a massa do tomo, no se sabia ainda a magnitude dessas cargas, e Rutherford havia previsto a existncia de outras partculas, alm dos prtons, responsveis tambm pela massa do tomo.Por volta de 1914, um jovem cientista, Henry Moseley, quando estudava os raios X, verifcou experimentalmente ser possvel associar a cada elemento um valor que representava a carga nuclear desse elemento, ou seja, o nmero de prtons do tomo do elemento. o que chamamos de nme-ro atmico. Levando isso em conta, pode-se defnir elemento qumico como conjunto de tomos de mesmo nmero atmico (Z).A questo da massa nuclear s foi resolvida em 1932, vinte anos depois das ideias apresenta-das por Rutherford sobre a estrutura do tomo. O cientista James Chadwick, estudando o bom-bardeamento de tomos com partculas , descobriu os nutrons, partculas constituintes do ncleo atmico, desprovidas de carga eltrica e com massa igual do prton. A questo da massa nuclear apresentada por Rutherford havia, assim, sido solucionada.O total de prtons e de nutrons do ncleo chamado de nmero de massa do tomo (A).A notao azx tem sido adotada para representar os tomos; X o smbolo do elemento qumi-co; A, seu nmero de massa; e Z, seu nmero atmico.Noentanto,tomosdeummesmoelemento,emboratenhamnmerosatmicosidnticos ecomportem-sequimicamentedemodosemelhante,podemapresentardiferentesnmerosde nutrons. tomos desse tipo, com o mesmo nmero atmico e que diferem apenas pelo nmero de nutrons presentes no ncleo atmico, so chamados istopos. Na natureza, a maioria dos elemen-tos qumicos constituda por uma mistura de istopos (mistura isotpica). Alguns exemplos so dados a seguir:QUIM_CAA_2bi_2s.indd 17 6/5/2009 16:14:51Qumica - 2a srie - Volume 218Questes para anlise do texto e aplicao das ideias1.Nmero atmico o mesmo que nmero de massa?2.Complete o quadro a seguir, preenchendo os espaos em branco:Nome do elementoPrtons Nutrons EltronsNatmicoN de massaNenio 10 10 1011 11 2317 17 35Estrncio 38 873.O que so istopos? Cite exemplos e apresente argumentos que justifquem por que istopos tm o mesmo comportamento qumico. Desafo!Busque informaes sobre a utilizao de alguns radioistopos naturais, como o carbono-14 (C-14 ou 14 6C) na determinao da idade de fsseis ou o U-238 (ou 238 92U) na determinao da idade da Terra ou das rochas, ou do I 131 em medicina ou outras.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 18 6/5/2009 16:14:51Qumica - 2a srie - Volume 219Construa um quadro com a sntese das ideias contidas nos textos sobre Tomson, Rutherford e Bohr para compar-las. Um esboo mostrado a seguir. Ideias sobre a constituio do tomoIdeias de Tomson (1898)Ideias de Rutherford (1911)Ideias de Bohr (1913)QUIM_CAA_2bi_2s.indd 19 6/5/2009 16:14:51Qumica - 2a srie - Volume 2201.3 A tabela peridica revisitadaVoc j pensou como os conhecimentos sobre a estrutura da matria que acabamos de conhecer se refetem na tabela peridica dos elementos qumicos? Nesta atividade, vamos revisitar a tabela peridica tendo em vista a constituio dos tomos. Tabela peridica.Questes para a sala de aula1.A tabela peridica proposta por Mendeleev, em 1869, foi organizada considerando as massas atmicas dos elementos. A tabela atual segue essa mesma organizao?2.Explique o signifcado da expresso camada de valncia.Claudio Van Erven RipinskasQUIM_CAA_2bi_2s.indd 20 6/5/2009 16:14:52Qumica - 2a srie - Volume 2213.Faa um resumo de como os eltrons devem ser distribudos nos nveis de energia conforme o modelo de Bohr.4.Localize na tabela peridica um dos grupos de elementos relacionados a seguir ou aquele que o professor designar.a)Li, Na, K e)C, Si, Geb)F, Cl, Br f )O, S, Sec)Be, Mg, Ca g)Ne, Ar, Krd)B, Al, GaA que grupo da tabela peridica esses elementos pertencem? H um nome caracterstico para esse grupo?5.Para cada um dos elementos do grupo escolhido, distribua os eltrons nos nveis de energia dos tomos do elemento.6.Que regularidade voc observou ao comparar o nmero de eltrons de valncia dos tomos dos elementos do grupo estudado?7.Considere os elementos da segunda linha (perodo) da tabela peridica (Z = 3 a Z = 10). Como varia o nmero de eltrons de valncia ao longo desse perodo? O que voc observou vlido para os elementos que formam a terceira linha da tabela peridica? E para as demais linhas (perodos)?QUIM_CAA_2bi_2s.indd 21 6/5/2009 16:14:52Qumica - 2a srie - Volume 222Oelementoclcioreagecomagua,resultandoemhidrogniogasosoeformandosoluo ligeiramente turva, que torna azul o papel de tornassol vermelho, liberando tambm grande quan-tidade de calor.a)Represente essa transformao por uma equao.b)Por que o papel de tornassol vermelho torna-se azul?c)Quais outros elementos poderiam apresentar propriedades semelhantes? Explique. Desafo!Energia de ionizao a energia necessria para remover um eltron de um tomo. Compa-re os valores das energias de ionizao sucessivas dos tomos dos elementos Na e Mg e explique, utilizando as ideias de Bohr, por que o on de sdio Na+ e o on de magnsio Mg2+.Energias de ionizao sucessivas dos tomos de sdio e de magnsioElemento E1 (kcal/mol) E2 (kcal/mol) E3 (kcal/mol) E4 (kcal/mol)Na 118 1 091 1 453Mg 175 345 1 838 2526QUIM_CAA_2bi_2s.indd 22 6/5/2009 16:14:52Qumica - 2a srie - Volume 223SITUAO DE APRENDIZAGEM 2 EXPLICANDO O COMPORTAMENTO DE MATERIAIS:AS LIGAES ENTRE TOMOS, ONS E MOLCULAS muito importante o conhecimento das propriedades dos materiais, poisauxilia a decidir so-bre sua produo e seus usos e a conhecer alguns aspectos ambientais relacionados a esses processos. Com os conhecimentos que voc j tem sobre a estrutura da matria, vamos procurar estabelecer relaes entre as propriedades das substncias e as partculas que as constituem, para poder prever certos comportamentos das substncias.2.1 As ideias sobre estrutura da matria para explicar a existncia das substncias: as ligaes qumicasQuesto para a sala de aula refexo sobre as propriedades dos materiais1.A tabela a seguir apresenta propriedades fsicas de algumas substncias. SubstnciaEstado fsico a 25 CSolubilidade em guaTemperatura de fuso CTemperatura de ebulio C (1 atm)Acar (C12H22O11)slido solvel 185decompe a 250Etanol (C2H6O)lquido solvel 114 78,5Cloreto de sdio (NaCl)slido solvel 801 1 401Butano (C4H10) gs insolvel 135 0,48Octano (C8H18) lquido insolvel 57 126Compareaspropriedadeseacomposiodessassubstnciascombasenoselementosqueas constituem. Como voc explicaria as semelhanas e diferenas observadas, levando em conside-rao a composio dessas substncias?!?QUIM_CAA_2bi_2s.indd 23 6/5/2009 16:14:53Qumica - 2a srie - Volume 224Atividade 1 Ligaes qumicas na molcula da guaA molcula de gua, como voc j sabe, constituda por dois tomos de hidrognio e um to-mo de oxignio. Mas como esses tomos se ligam de maneira a conferir gua as propriedades que conhecemos? Para saber mais sobre a estrutura da gua, utilize as informaes a seguir e responda s questes apresentadas.H2O H 1 prton, 1 eltron O 8 prtons, 8 eltrons1.Represente a gua por meio de sua frmula qumica.2.Estudandoalgumasdaspropriedadesda gua, o arranjo dos tomos mais adequado paraexplic-lasaqueleemqueotomo de oxignio se liga a cada um dos tomos de hidrognio. Represente um possvel ar-ranjo para a molcula H2O.3.D o nmero de prtons e de eltrons de cada um dos elementos constituintes da gua.4.D o nmero de eltrons da rbita mais externa do oxignio (camada de valncia).5.Considere as repulses e atraes possveis entre esses eltrons e os ncleos dos tomos. Para que ocorra uma ligao, quais foras devem ser mais fortes?6.Faa um desenho que represente a molcula H2O e, considerando as intensidades das foras de atrao e repulso entre ncleos e eltrons, discuta se os eltrons poderiam estar mais deslocados para um dos tomos.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 24 6/5/2009 16:14:53Qumica - 2a srie - Volume 2257.Compare sua representao com a de seus colegas e, aps a discusso em classe, desenhe nova-mente a molcula de gua, representando a possvel distribuio de cargas.Atividade 2 Obteno de cristaisNeste experimento, voc vai acompanhar a formao de cristais de um sal.Materiais2 bqueres ou copos; gua; papel de fltro ou coador de papel; folha de papel ou flme plstico; suporte para o papel ou coador; 1 colher ou outro material para agitar; sal de cozinha (NaCl) ou sulfato de cobre II (CuSO 45H2O).ProcedimentoPrepare uma soluo saturada do sal, adicionando o sal aos poucos em um dos bqueres(ou copo) contendo gua at, aproximadamente, a metade de sua capacidade. Agite cons-tantemente.Quando todo o sal se dissolver, adicione mais uma pequena quantidade e agite. Repitaesse procedimento at que o sal no se dissolva mais. Filtre, utilizando o papel de fltro, recolhendo o que foi fltrado no outro bquer. Tampe com uma folha de papel ou flme plstico, fazendo neles pequenos orifcios para permitira evaporao da gua. Coloque o bquer (ou copo) em um lugar onde seja possvel observ-lo, sem remov-lo. Observe-o diariamente, por vrios dias, registrando suas observaes.No se esquea de colocar um rtulo no copo, identifcando seu contedo. Se fzer o experimento em casa, escreva um lembrete para evitar que algum mexa ou jogue fora.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 25 6/5/2009 16:14:53Qumica - 2a srie - Volume 226Questes para a anlise do experimento1.Faaumpequenorelatodesuasobser-vaes,e,comseusconhecimentosde Qumica, procure explicar o que pode ter ocorrido. Represente por meio de um de-senho o slido obtido. 2.O processo de obteno de sal de cozinha nas salinas, por exemplo, as de Cabo Frio, no Estado do Rio de Janeiro, pode ser comparado formao do NaCl no experimento? Explique.Questo para a sala de aula sntese dos modelos de ligao qumicaElabore um texto para explicar cada um dos modelos de ligao qumica que voc aprendeu.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 26 6/5/2009 16:14:53Qumica - 2a srie - Volume 2271.Comparando as propriedades do cloreto de sdio (NaCl) e do acar (C12H22O11), pode-se dizer que ambas as substncias apresentam o mesmo tipo de ligao entre os tomos? Explique. (Veja a tabela de algumas propriedades do cloreto de sdio e do acar apresentada na pgina 23.)2.Para explicar a formao do metal magnsio (Mg), admite-se que cada um de seus tomos apresentadoiseltronslivresquecompem omardeeltrons.Faaumdesenhoque represente as ligaes existentes nesse metal.3.Que tipo de ligao voc esperaria que ocorresse entre tomos de clcio e de cloro para explicar a existncia do sal CaCl2, sabendo que esse sal conduz corrente eltrica quando fundido?4.Butano (C4H10) e octano (C8H18) so formados por ligaes covalentes entre seus tomos (C-H e C-C). Comparando suas propriedades, pode-se perceber certas semelhanas, mas no igualda-de. Como voc explicaria esse fato? (Veja tabela de algumas propriedades do butano e do octano apresentada na pgina 23.)2.2 Explorando a tabela peridica: a previso dos modelos de ligao qumica possvel prever o tipo de ligao qumica que uma substncia apresenta? Para responder a essa questo, vamos relacionar os modelos que explicam as interaes entre os tomos numa substncia, as propriedades das substncias e as posies dos elementos que as constituem na tabela peridica. QUIM_CAA_2bi_2s.indd 27 6/5/2009 16:14:53Qumica - 2a srie - Volume 228Atividade 1 Anlise de informaes sobre algumas substnciasAnalise os trs conjuntos de substncias cujas propriedades so apresentadas a seguir. Conjunto 1Substncia Propriedades Algumas aplicaesCloreto de potssio (KCl) slido temperatura ambien-te, solvel em gua, apresenta temperatura de fuso de 773 C, quando fundido conduz corren-te eltrica; a soluo aquosa tam-bm condutora de eletricidade. usado na agricultura (fertilizao do solo) e obtido de minerais, principalmente a silvinita (mineral que contm NaCl e KCl), encontrada em Sergipe e no Amazonas.Cloreto de magnsio (MgCl2) slido temperatura ambien-te, solvel em gua, apresenta temperatura de fuso de 712 C, conduz corrente eltrica no esta-do lquido e em soluo aquosa. utilizado para a obteno de magnsio metlico, na produo de um tipo de cimento e em tinturaria; obtido da guado mar.Cloreto de brio (BaCl2) slido temperatura ambien-te, solvel em gua, apresenta temperatura de fuso de 963 C; tanto a soluo aquosa quanto o sal fundido conduzem corrente eltrica. utilizado na fabricao de ao, em fogos de artifcio e em tinturaria; obtido mediante a transformao qumica de minerais como a barita (sulfato de brio).1.Leia as informaes apresentadas e aponte as similaridades e as diferenas entre as substncias.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 28 6/5/2009 16:14:53Qumica - 2a srie - Volume 2292.Considerando seus conhecimentos sobre o cloreto de sdio (um slido inico) e as informaes fornecidas na tabela, voc consideraria que essas substncias, semelhana do cloreto de sdio, se formam por meio de ligao inica entre os elementos constituintes? Explique.3.Localize na tabela peridica os elementos constituintes desses compostos. O que voc observa? possvel estabelecer alguma generalizao?4.Qual seria a frmula do brometo de sdio e do brometo de magnsio? Explique como se dariam as ligaes entre os elementos constituintes desses sais. Faa uma representao.5.Escreva um pequeno texto comas concluses a que voc chegou nesta atividade para apresentar classe, na discusso geral.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 29 6/5/2009 16:14:53Qumica - 2a srie - Volume 230Conjunto 2Substncia Propriedades Algumas aplicaesxido de clcio (CaO) slido temperatura ambien-te, reage com gua produzindo o hidrxido de clcio, funde a 2 572 C. usado na produo de cimento e materiais de construo; ob-tido por meio da decomposio trmica do calcrio (CaCO3).xido de magnsio (MgO) slido temperatura am-biente, apresenta temperatura de fuso de 2 800 C, pouco solvel em gua. utilizado na manufatura de materiais refratrios e na produ-o de cimento; obtido pela calcinao dos minerais que contm carbonato de magnsio, como a magnesita e a dolomita.xido de sdio (Na2O) slido temperatura ambiente, decompe-se quando aquecido acima de 400 C, reage com gua formando o hidrxido de sdio. utilizado na fabricao de vidros e cermicas, como agente desidratante; pode ser obtido pela decomposio trmica do Na2CO3.1.Leia as informaes apresentadas e aponte as similaridades e as diferenas entre as substncias.2.Localize na tabela peridica os elementos constituintes desses compostos. O que voc observa?3.Voc consideraria que essas substncias poderiam se formar por meio de ligao inica entre os elementos constituintes? Justifque. Procure explicar como se daria essa ligao.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 30 6/5/2009 16:14:53Qumica - 2a srie - Volume 2314.Considerandoalocalizaodoselementosnatabelaperidica,possvelestabeleceralguma generalizao? Explicite-a.5.Qual seria a frmula do xido de ltio?6.Localizeoelementoenxofrenatabelaperidica.Osulfetodepotssio(K2S)seformariapor ligao inica entre S e K? Voc esperaria que fosse slido temperatura ambiente? Explique.7.Qual seria a frmula do sulfeto de magnsio?8.Escreva um pequeno texto comas concluses a que voc chegou nesta atividade para apresentar classe, na discusso geral.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 31 6/5/2009 16:14:53Qumica - 2a srie - Volume 232Conjunto 3Substncia Propriedades Algumas aplicaesDixido de enxofre (SO2) gs no infamvel temperatura ambiente; sua temperatura de fuso 72 C e de ebulio, 10 C; solvel em gua, reagindo com ela para formar o cido sulfuroso; um dos xidos responsveis pela formao da chuva cida e emitido na queima de leo diesel. utilizado na preservao de frutas, vegetais, sucos e vinhos e como desinfetante; produzido pela combusto do enxofre (S) e do mineral pirita (FeS2).Pentxido de difsforo (P2O5) slido temperatura ambiente, funde a 340 C, reage com gua formando o cido fosfrico (H3PO4). utilizado como agente secante e desidratante; preparado comercialmente pela queima do fsforo (P) em uma corrente de ar seco.Dixido de nitrognio (NO2) gs temperatura ambiente; apresenta temperatura de fuso de 9,3 C e de ebulio de 21,15 C; reage com a gua formando cido ntrico (HNO3) e monxido de nitrognio; um dos responsveis pela formao da chuva cida, sendo emitido na queima de combustveis automotivos. utilizado na fabricao de certos compostos orgnicos e de explosivos; intermedirio na produo do cido ntrico; preparado industrialmente pela reao de monxido de nitrognio (NO) e oxignio do ar.1.Leia as informaes apresentadas e aponte as similaridades e as diferenas entre as substncias.2.Tendo em vista seus conhecimentos sobre a gua e as informaes fornecidas, voc consideraria que essas substncias se formam por meio de ligao covalente entre os elementos constituintes? As temperaturas de fuso e de ebulio so mais prximas s apresentadas pela gua ou mais prximas s temperaturas das substncias formadas por ligaes inicas?QUIM_CAA_2bi_2s.indd 32 6/5/2009 16:14:53Qumica - 2a srie - Volume 2333.Localize na tabela peridica os elementos constituintes desses compostos. O que voc observa?4. possvel estabelecer alguma generalizao?5.Localizeoelementocarbononatabelaperidica.Omonxidodecarbonoseformariapor ligaocovalenteentreCeO?Vocesperariaqueessecompostofosseslidotemperatura ambiente? Explique.6.Escreva um pequeno texto comas concluses a que voc chegou nesta atividade para apresentar classe.Atividade 2 Aprendendo sobre eletronegatividadeComoacabamos de aprender,as posies relativas dos elementos na tabela peridica podem auxiliar a prever o tipo de ligao qumica que ocorrer entre eles. Podemos utilizar, tambm, para fazer tais previses, os valores de eletronegatividade.Questes para a sala de aula1.Defna eletronegatividade.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 33 6/5/2009 16:14:53Qumica - 2a srie - Volume 2342.Apresenta-se, a seguir, uma parte da tabela peridica com os valores de eletronegatividade.3Li1,04Be1,51H2,25B2,06C2,57N3,08O3,59F4,011Na0,912Mg1,213Al1,514Si1,815P2,116S2,517Cl3,019K0,820Ca1,021Sc1,322Ti1,523V1,624Cr1,625Mn1,526Fe1,827Co1,828Ni1,829Cu1,930Zn1,631Ga1,632Ge1,833As2,034Se2,435Br2,837Rb0,838Sr1,046Pd2,247Ag1,948Cd1,749In1,750Sn1,851Sb1,952Te2,153I2,555Cs0,756Ba0,978Pt2,279Au2,480Hg1,981Tl1,882Pb1,883Bi1,984Po2,085At2,2Valores da eletronegatividade de alguns tomos.a)Escreva uma frase que indique a variao da eletronegatividade no grupo dos metais alcali-nos (grupo 1) e dos metais alcalinos terrosos (grupo 2).b)Escrevaumafrasequeindiqueavariaodaeletronegatividadenogrupodoshalognios (grupo 17).QUIM_CAA_2bi_2s.indd 34 6/5/2009 16:14:54Qumica - 2a srie - Volume 2353.Complete a tabela a seguir e responda s questes.Eletronegatividade dos elementos constituintesDiferena de eletronegatividadeEletronegatividade dos elementos constituintesDiferena de eletronegatividadeNaClNa: 0,9Cl: 3,03,0 0,9 = 2,1 N2N: KBrK: Br: SO2S: O:MgCl2 Mg: Cl: NH3 N: H:CaOCa: O:COC:O:1.H alguma regularidade quando se comparam as diferenas de eletronegatividade em substn-cias que se formam por ligao inica e em substncias que se formam por ligao covalente? Explique.2.Localize na tabela peridica os elementos que apresentam as maiores e as menores eletronegativi-dades. Voc pode estabelecer alguma relao entre eletronegatividade e localizao na tabela?3.Pode-se estabelecer um valor para a diferena de eletronegatividade dos elementos que formam uma substncia, a partir da qual seria possvel classifcar a ligao como inica ou covalente?QUIM_CAA_2bi_2s.indd 35 6/5/2009 16:14:54Qumica - 2a srie - Volume 236Escolha uma substncia ou pea indicao de seu professor e procure obter informaes sobre ela. Voc pode pesquisar:a)frmula qumica;b)propriedades fsicas;c)tipo de ligao entre os tomos e correlacionar com algumas das propriedades;d)estrutura;e)usos;f )efeitos no ambiente e para os seres humanos.Escreva um texto com as informaes obtidas. Apresente uma tabela com as propriedades. Se achar conveniente, faa um desenho que represente a estrutura da partcula que compe a substn-cia pesquisada. Destaque as informaes que voc considerar mais importantes.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 36 6/5/2009 16:14:55Qumica - 2a srie - Volume 237SITUAO DE APRENDIZAGEM 3 TRANSFORMAES QUMICAS: UMA QUESTODE QUEBRA E FORMAO DE LIGAESSabemos que nas transformaes qumicas se formam novos materiais e que podemos explicar tal formao por meio do rearranjo dos tomos que constituem as substncias reagentes. Voc pode se perguntar, admitindo a ideia de formao de ligao entre os tomos, como esses rearranjos ocor-rem. Assim, vamos estudara quebra e a formao de ligaes qumicas.Atividade 1 Entendendo a formao das substncias do ponto de vista da energiaQuestes para a sala de aula1.Represente,pormeiodeumgrfcodeenergiaxdistnciaentredoistomos,avariaode energia desde a situao em que os tomos esto separados e vo se aproximando para formar a ligao, at estarem a uma distncia em que passem a se repelir.Aformaodeumaligaoumprocessoendotrmicoouexotrmico?Earupturadeuma ligao, um processo exotrmico ou endotrmico?!?distnciaE0QUIM_CAA_2bi_2s.indd 37 6/5/2009 16:14:55Qumica - 2a srie - Volume 2382.O ar constitudo de vrios gases, entre eles o nitrognio (N2) e o oxignio (O2). necessria uma quantidade de energia maior para separar os tomos de nitrognio que compem o N2 do que para separar os tomos de oxignio que compem o O2. Admitindo que os tomos separa-dos tm energia igual a zero, aponte, nas curvas apresentadas, qual deve ser a que corresponde formao do N2 e do O2. Justifque sua escolha e discuta com seus colegas suas justifcativas.3.D o signifcado de energia de ligao.E0distnciaQUIM_CAA_2bi_2s.indd 38 6/5/2009 16:14:56Qumica - 2a srie - Volume 239A tabela a seguir apresenta valores mdios de energia de ligao.Energia mdia de ligao a 25 C e 1 atm LigaoEnergia mdia de ligao a 25 C e 1 atm (kJ/mol)LigaoEnergia mdia de ligao a 25 C e 1 atm (kJ/mol)H-H 436 C = O (CO2) 802O = O 497 C-O 351H-O 463 H-Cl 432C-C 348 H-N 388H-C 412 Cl-Cl 242H-I 297 F-F 154Utilize esses valores para responder s questes apresentadas.1.Calcule a energia liberada na formao de 1 mol de amnia e de 1 mol de etanol.NH3 amnia NHH HLigaes existentes na molcula: Energia de ligao: Energia liberada na formao de 1 mol de NH3: C2H5OH etanol CHHHHC O H HLigaes existentes na molcula: Energias de ligao: Energia liberada na formao de 1 mol de C2H5OH: 2.Quanto de energia seria necessrio para romper as ligaes na amnia e no etanol?QUIM_CAA_2bi_2s.indd 39 6/5/2009 16:14:56Qumica - 2a srie - Volume 240Atividade 2 Explicando a energia liberada na combustoO metano (CH4) gs temperatura ambiente (ponto de fuso: 182 C, ponto de ebulio: 161 C), pouco solvel em gua, e um dos principais constituintes do gs natural. Tambm produzido na decomposio de matria orgnica (biomassa). O metano um dos gases que provoca o aumento do efeito estufa. Sua combusto fornece 212,8 kcal/mol.Nesta atividade, vamos procurar explicar o valor da energia de combusto do metano conside-rando seus conhecimentos sobre a energia envolvida na quebra e na formao de ligaes.Questo para a sala de aulaO quadro a seguir resume clculos sobre a combusto do metano. Complete-o.CH4(g) + 2 O2(g) 2 H2O(g) + CO2(g)Ligaes rompidas nos reagentesmol de ligaes C-Hmol de ligaes O = OLigaes formadas nos produtos mol de ligaes O-Hmol de ligaes C = OEnergia envolvida na quebra das ligaes: Energia envolvida na formao das ligaes: Saldo de energia: energia liberada energia fornecida: Liberao de na combusto de 1 mol de metanoReescreva a equao incluindo a variao de energia. Desafo!Sabendoquenadecomposiodehidrazinaemseustomosconstituintessorompidas ligaes N-N e N-H e que h envolvimento de 1 720 kJ/mol de hidrazina, calcule o valor da energia de ligao N-N.N2H4(g) 2 N(g) + 4 H(g)QUIM_CAA_2bi_2s.indd 40 6/5/2009 16:14:56Qumica - 2a srie - Volume 241Procure conhecer o calor de combusto e a estrutura molecular de alguns dos combustveis utilizados atualmente e relacione-os s ideias desenvolvidas sobre a energia envolvida na quebra e na formao de ligao.CHHHHHHC C H H1.O gs propano, C3H8, um dos componentes do GLP, gs liquefeito de petrleo. Aplique seus conhecimentos para calcular a energia liberada na queima de 1 mol desse gs. a)Escreva a equao que representa a queima do propano.b)Considerando a queima de 1 mol de propano, calcule a energia necessria para a quebra das ligaes nos reagentes. (Energia da ligao C-C = 348 kJ/mol; veja a tabela da pgina 39.)c)Calcule a energia liberada na formao das ligaes dos produtos.d)Calcule o saldo energtico. O valor encontrado explica o fato de a transformao ser exotrmica?e)Reescreva a equao da combusto incluindo a variao de energia, ou seja, o calor de com-busto do propano.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 41 6/5/2009 16:14:57Qumica - 2a srie - Volume 242SITUAO DE APRENDIZAGEM 4 REPRESENTANDO A ENERGIA ENVOLVIDA NASTRANSFORMAES: O USO DE DIAGRAMAS DE ENERGIAA variao de energia que acontece em uma transformao qumica pode ser representada por meio de diagramas que facilitam a interpretao. Nesta atividade, vamos representar, por meio des-ses diagramas, as energias envolvidas em alguns dos processos j estudados.Questo para a sala de aula1.Para a combusto do propano, o seguinte diagrama foi elaborado.a)Segundo a representao feita no diagrama, a energia dos reagentes maior ou menor do que a dos produtos? Explique.b)A reao exotrmica ou endotrmica? Explique.c)Retomando os dados obtidos sobre a energia liberada na combusto do propano, indique no diagrama a variao de energia (E) e componha uma seta que mostre se o processo endo ou exotrmico. Justifque. No se esquea das unidades.!?energiaC3H8 + 5 O23 CO2 + 4 H2OQUIM_CAA_2bi_2s.indd 42 6/5/2009 16:14:57Qumica - 2a srie - Volume 243Atividade snteseElaboreumasntesedasideiassobreaenergiaenvolvidanastransformaesqumicas.Para ajud-lo, algumas questes so apresentadas a seguir.1.Como possvel explicar o envolvimento de energia numa transformao qumica?2.Como possvel relacionar formao e quebra de ligao energia?3.Considerando essas ideias, como possvel explicar que certas transformaes qumicas liberam energia e outras absorvem energia?4.Qual o signifcado de calor de uma reao? Como se pode express-lo?5.Qual o signifcado do sinal negativo que precede o valor do H?Materiais1 latinha de refrigerante; fsforos de segurana; 1 lamparina; 1 bquer de 250 mL; 1 rolha furada; balana; pedaos de arame; 1 termmetro; 1 suporte universal; 1 mufa; 1 argola. Queima de combustveisEssa atividade exige a superviso do professor. Recomenda-se o uso de culos de segurana.Neste experimento, voc vai comparar o poder calorfco de alguns combustveis. Desafo!Tratando-sedereaesendotrmicascomoasqueseguem,mostrecomorepresent-las usando diagramas de energia. Explique por que o valor do H positivo.H2O(l) H2(g) + O2(g)H = 285,8 kJ/molFe2O3(s) + 3 C(s) 2 Fe(s) + 3 CO(g)H = 490,8 kJ/molQUIM_CAA_2bi_2s.indd 43 6/5/2009 16:14:57Qumica - 2a srie - Volume 244Reagentesgua; querosene ou etanol. ProcedimentoMedir com o bquer 200 mL de gua e transferir para a latinha de refrigerante. Adaptarotermmetrorolhafuradaecolocarnalatinha,demodo que o bulbo do termmetro esteja altura equivalente metade da altura da gua contida na latinha.Montar o experimento conforme o esquema ao lado. Colocar o etanol na lamparina. Medir a massa do conjunto lamparina + combustvel. Medir a temperatura inicial da gua. Acender a lamparina e coloc-la sob a lata contendo a gua.Apagar a lamparina quando a temperatura da gua chegar a 90oC; caso esse valor de temperatura tenha sido ultrapassado, anotar a temperatura fnal alcanada.Esperar o conjunto lamparina + combustvel esfriar e medir suamassa novamente.Repetir o procedimento com um dos outros combustveis. Questes para anlise de dadosRegistre os dados coletados na tabela que segue.CombustvelMassa inicial (g)Massa fnal (g)Massa de combustvel que reagiu (g)Temperatura inicial da gua (C)Temperatura fnal da gua (C)Variao de temperatura (C)Samuel SilvaQUIM_CAA_2bi_2s.indd 44 6/5/2009 16:14:58Qumica - 2a srie - Volume 2451.Para cada combustvel, calcule a massa de combustvel que foi consumida para aquecer a massa de gua, assim como a variao de temperatura, e escreva os valores na tabela.2.Relacione a quantidade consumida e a variao de temperatura da gua. Qual dos dois combustveis forneceu maior quantidade de calor por grama? Qual deles apresenta calor de combusto maior?Paraalgunsdosmetaisquevocconhece,procureimaginarasligaesentreostomos que os constituem. Tente associar o modelo que voc imaginou propriedade de conduo de corrente eltrica apresentada pelos metais.Atividade snteseEscreva um texto para resumir o que voc aprendeu sobre a estrutura da matria e as relaes entre a estrutura e as propriedades das substncias.QUIM_CAA_2bi_2s.indd 45 6/5/2009 16:14:58Qumica - 2a srie - Volume 2461.Aoprepararargamassa,opedreiromisturaguacalviva,CaO.Nessareao,queprovoca grande liberao de calor, ocorre a formao da cal extinta, Ca(OH)2. A cal viva produzida a partir do carbonato de clcio, por sua decomposio trmica. As equaes que representam as transformaes citadas so:I.decomposio do CaCO3CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)H = 1 207,0 kJ/molII.formao da cal extintaCaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(aq) H = 986 kJ/molCom relao aos processos I e II, pode-se afrmar que:a)os processos I e II so exotrmicos;b)o processo I e o processo II apresentam entalpia dos produtos menor que a dos reagentes;c)o processo I poderia ser representado da seguinte maneira:CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) + 1 207,0 kJ/mol;d)apenas o processo II apresenta entalpia dos produtos menor que a dos reagentes;e)a energia liberada no processo II seria sufciente para que 1 mol de CaCO3 sofresse decom-posio.2.(Fuvest - 2002) As fguras abaixo representam, esquematicamente, estruturas de diferentes subs-tncias temperatura ambiente.Sendo assim, as fguras I, II e III podem representar, respectivamente:a)cloreto de sdio, dixido de carbono e ferro;b)cloreto de sdio, ferro e dixido de carbono;c)dixido de carbono, ferro e cloreto de sdio;d)ferro, cloreto de sdio e dixido de carbono; e)ferro, dixido de carbono e cloreto de sdio.(I)(II)(III)QUIM_CAA_2bi_2s.indd 46 6/5/2009 16:14:58Qumica - 2a srie - Volume 2473.Entre carbono e cloro, a ligao inica ou covalente? Esta uma questo apresentada por um internauta a uma pgina de perguntas e respostas. Algumas das respostas dadas questo esto transcritas a seguir.Resposta 1A ligao inica acontece entre um metal e um no-metal.Obs.: metal (lado esquerdo da tabela peridica) tende a perder eltrons, exceto o H; no-metal (lado direito da tabela peridica) tende a ganhar eltrons.A ligao covalente se d entre no-metal e no-metal; portanto, os dois tendem a ganhar el-trons e fcam do lado direito da tabela peridica.Pararespondersuaperguntasverifcaraposiodostomos...Ocarbonofcadolado direito e, ento, a chance ser inica ou covalente, mas preciso saber onde fca o cloro; se fcar direita, ser ligao covalente; se fcar esquerda, inica.Resposta 2Carbono = no-metalCloro = no-metalno-metal + no-metal = ligao covalenteSo necessrias 4 molculas1 de cloro para que cada elemento compartilhe um eltron do carbono!4 Cl + C CCl4Analisecadaumadasrespostase,combaseemseusconhecimentos,elaboreumaquevoc consideraria boa para constar na pgina da internet.4.H mais de cem anos, Tomson determinou pela primeira vez a relao entre a carga e a massa do eltron, o que pode ser considerado a descoberta do eltron. reconhecida como uma con-tribuio de Tomson ao modelo atmico:a)o tomo ser indivisvel;b)a existncia de partculas subatmicas;c)os eltrons ocuparem nveis discretos de energia;d)os eltrons girarem em rbitas circulares ao redor do ncleo;e)o tomo possuir um ncleo com carga positiva e uma eletrosfera.1O autor dessa explicao deve estar se referindo a tomos de cloro, e no molcula de cloro, a qual formada por dois tomos de cloro (Cl2).QUIM_CAA_2bi_2s.indd 47 6/5/2009 16:14:58Qumica - 2a srie - Volume 2485.O nmero de eltrons do ction X2+ do elemento X igual ao nmero de eltrons do tomo neutro de um gs nobre, cujo nmero atmico 10 e o nmero de massa 20. O nmero at-mico do elemento X :a)8 b)10 c)12 d)18 e)20AMBROGI, Anglica; VERSOLATO, Elena F.; LISBA, Jlio Cezar Foschini. Unidades modulares de Qumica: unidade II: reaes qumicas: fontes de energia. CECISP (Centro deEnsinodeCinciasdeSoPaulo).SoPaulo:Hamburg,1987. Trata-sedeumlivro em que as reaes de combusto so apresentadas como fontes de energia. proposto um experimento como exemplo a partir do qual so desenvolvidos os conceitos relacionados ao tema.FARIAS, Robson Fernandes de. A qumica do tempo: carbono-14. QNESC, n. 16, p. 6-8, 2002. Nesse artigo, o autor apresenta uma viso geral sobre a tcnica de datao de objetos atravs de medidas do decaimento radioativo do istopo com nmero de massa 14 do car-bono, bem como sua importncia para a sociedade.RIVED(RedeInternacionalVirtualdeEducao),MEC. Estruturaatmica.Disponvelem: .Acesso em: 10 fev. 2009. Trata-se de um mdulo sobre a estrutura atmica com animaes e materiais complementares. Showatmico .Disponvelem:. Acesso em: 20 jan. 2009. Essa animao interativa apresenta al-gunsflsofosecientistasreunidosemumprogramadeauditrioexplicandosuasideias sobre o modelo atmico. H desafos para resolver. STRATHEM, Paul. O sonho de Mendeleiev a verdadeira histria da Qumica. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2002. Neste livro, o autor narra diversos aspectos histricos ligados constru-o do conceito de elemento qumico, s descobertas de diversos elementos e s tentativas de organiz-los de acordo com suas caractersticas e propriedades at chegar proposta de Mendeleev.Umpasseiodiferente .Disponvelem:. Acesso em: 20 jan. 2009. Nessa simulao, o personagem Pedro ter prova de Qumica sobre tomo, na segunda-feira, e descobre que na fazenda de seu av poderia aprender mais sobre os tomos. H desafos para resolver. QUIM_CAA_2bi_2s.indd 48 6/5/2009 16:14:59