Apostila CD.01.381

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<ul><li><p>Qumica I - Qumica Inorgnica </p><p>1 </p><p> Qumica Inorgnica </p><p> 1.Atomstica </p><p> Cronologia: </p><p> 450 a.C Leucipo A matria pode ser dividida em partculas cada vez menores. </p><p> 400 a.C Demcrito Denominao tomo para a menor partcula da matria. Considerado o pai do atomismo grego. </p><p> 1661 Boyle Autor do livro Sceptical chemist, no qual defendeu o atomismo e deu o primeiro conceito de elemento com base experimental. </p><p> 1808 Dalton Primeiro modelo atmico com base experimental. O tomo uma partcula macia e indivisvel. O modelo vingou at 1897. </p><p>Modelo de Dalton </p><p> 1834 Faraday Estudo quantitativo de eletrlise, atravs do qual surgiu a idia da eletricidade associada aos tomos. </p><p> 1859 Primeiras experincias de descargas eltricas em gases presso reduzida. Descoberta dos raios catdicos. </p><p> 1874 Stoney Admitiu que a eletricidade estava associada aos tomos em quantidades discretas. Primeira idia de quantizao da carga eltrica. </p><p> 1891 Stoney Deu o nome de eltron para a unidade de carga eltrica negativa. </p><p> 1897 Thomson Descargas eltricas em alto vcuo (Tubos de Crookes) levaram descoberta do eltron. O tomo seria uma partcula macia, mas no indivisvel. Seria formado por uma gelia com carga positiva, na qual estariam incrustados os eltrons (modelo do pudim de passas). Determinao da relao carga-massa do eltron. </p><p> 1900 Max Planck Teoria dos quanta. </p><p> 1905 Einstein Teoria da Relatividade. Relao ent6re massa e energia (E = m c</p><p>2). Esclarecimento </p><p>do efeito fotoeltrico. Denominao fton para o quantum de energia radiante. </p><p> 1909 Millikan Determinao da carga do eltron. Experimento da gota de leo </p><p> 1911 Rutherford </p><p> O tomo no macio nem indivisvel. O tomo seria formado por um ncleo muito pequeno, com carga positiva, onde estaria concentrada praticamente toda a sua massa. Ao redor do ncleo ficariam os eltrons, neutralizando sua carga. Este o modelo do tomo nucleado, um modelo que foi comparado ao sistema planetrio, onde o Sol seria o ncleo e os planetas seriam os eltrons. </p></li><li><p>Qumica I - Qumica Inorgnica </p><p>2 </p><p>Modelo de Rutherford </p><p> 1913 Bohr Modelo atmico fundamentado na teoria dos quanta e sustentado experimentalmente com base na espectroscopia. Distribuio eletrnica em nveis de energia. Quando um eltron do tomo recebe energia, ele salta para outro nvel de maior energia, portanto mais distante do ncleo. Quando o eltron volta para o seu nvel de energia primitivo ( mais prximo do ncleo), ele cede a energia anteriormente recebida sob forma de uma onda eletromagntica (luz). </p><p> Modelo de Bohr </p><p> 1916 Sommerfeld Modelo das rbitas elpticas para o eltron. Introduo dos subnveis de energia. </p><p> 1920 Rutherford Caracterizao do prton como sendo o ncleo do tomo de hidrognio e a unidade de carga positiva. Previso de existncia do nutron. </p><p> 1924 De Broglie Modelo da partcula-onda para o eltron. </p><p> 1926 Heisenberg Princpio da incerteza. </p><p> 1927 Schrodinger Equao de funo de onda para o eltron. </p><p> 1932 Chadwick Descoberta do nutron. O Modelo de Bohr: </p><p>Atravs de experimentos de disperso da luz emitida por tomos excitados, Bohr consegue explicar satisfatoriamente como os eltrons conseguem manter constante a sua energia. Luz: tipo de onda eletromagntica que acredita-se ser produzida pelo movimento oscilatrio de uma carga eltrica gerando campos eltricos e magnticos. As ondas de luz se propagam pelo espao sempre com uma mesma velocidade ( 3000000 Km/s no vcuo) e se caracterizam por 3 grandezas: </p><p> Velocidade ( c ou v) </p><p> Freqncia (f) = nmero de oscilaes por segundo </p><p> Comprimento de onda () = distncias entre dois pontos equivalentes de uma onda ( tamanho da onda) </p><p>Estas grandezas se relacionam segundo a equao </p><p>c= f . A energia transportada por uma onda eletromagntica pode ser medida pela equao: </p><p>E = h . f Percebe-se ento que, para cada valor de comprimento de onda associa-se um tipo de freqncia e, por conseqncia, um determinado valor de energia. Disperso da Luz: consiste em incidir a luz sobre um prisma e provocar a separao dos vrios comprimentos de onda que compem a luz incidente, dando origem ao que chamamos de espectro. Disperso da luz branca </p><p> No espectro produzido pela luz branca no existem falhas todos os comprimentos de onda existentes entre 800 e 400 nm (faixa visvel do espectro), o que significa que neste intervalo de comprimentos de onda, encontramos todos os valores possveis de energia associada. O experimento de Bohr: Aps excitar tomos com o fornecimento de energia, Bohr direciona o feixe de luz obtido para </p></li><li><p>Qumica I - Qumica Inorgnica </p><p>3 </p><p>um prisma e provoca a disperso da luz produzida. </p><p> Resultados: Bohr percebe que a luz emitida por um tomo excitado produz um espectro descontnuo, ou seja, apenas alguns comprimentos de onda muito especficos so produzidos pelos tomos. Desta forma conclui que um determinado tomo s capaz de emitir ondas eletromagnticas com valores de energia muito bem definidos. Para explicar este fenmeno, Bohr sugere que o tomo seja um sistema de alta organizao, no qual todas as suas partculas constituintes apresentem valores de energia muito bem definidos e invariveis. Desta forma, ao absorver energia do meio esterno, o processo pelo qual o tomo produz energia luminosa se processaria de forma idntica, produzindo sempre o mesmo espectro, independente da energia utilizada na excitao. Bohr enuncia alguns postulados: </p><p>1. Em um tomo so permitidas apenas algumas rbitas circulares ao eltron, sendo que em cada uma dessas rbitas o eltron ir apresentar energia constante. </p><p>2. A energia dessas rbitas aumentam medida que se afastam do ncleo. </p><p>3. Um eltron, quando localizado em uma dessas rbitas, no perde nem ganha energia de forma espontnea, sendo este estado conhecido como estado fundamental ou estacionrio. </p><p>4. Um eltron s ir variar a sua energia quando absorver energia de uma fonte externa ao tomo, passando ento ao estado excitado ou ativado. </p><p>5. Ao passar do estado fundamental para o estado excitado, o eltron realiza um salto quntico progressivo, indo para uma rbita mais afastada do ncleo. A energia absorvida para o salto corresponde diferena de energia entre as rbitas envolvidas. </p><p>6. Quando o eltron retorna para a sua rbita de origem, emite a energia recebida em forma de ondas </p><p>eletromagnticas (luz) e realiza o salto quntico regressivo, retornando ao estado fundamental. </p><p> 7. Como a quantidade de prtons e eltrons </p><p> diferente em cada tomo, a energia necessria para os saltos qunticos varia de tomo para tomo, o que leva cada tipo de tomo a produzir um espectro descontnuo diferente e caracterstico. </p><p> Carga eltrica </p><p> Natureza Valor Reltivo </p><p>Massa relativa </p><p>Prton Positiva +1 1 </p><p>Nutron No existe 0 1 </p><p>Eltron Negativa -1 1/1836 </p><p> Camadas Eletrnicas </p><p>Os eltrons esto distribudos em camadas ou nveis de energia. </p><p>Ncleo </p><p>Camada Nvel </p><p>K 1 </p><p>L 2 </p><p>M 3 </p><p>N 4 </p><p>O 5 </p><p>P 6 </p><p>Q 7 </p><p>Nmero mximo de eltrons nas camadas ou nveis de energia: </p><p>K L M N O P Q </p><p>2 8 18 32 32 18 8 </p><p> Subnveis de energia </p><p>As camadas ou nveis de energia so formados de subcamadas ou subnveis de energia, designados pelas letras s, p, d e f </p><p>Subnvel s p d f </p></li><li><p>Qumica I - Qumica Inorgnica </p><p>4 </p><p>Nmero mximo </p><p>de eltrons </p><p> 2 </p><p> 6 </p><p> 10 </p><p> 14 </p><p>Subnveis conhecidos em cada nvel de energia </p><p>Subnvel </p><p>1s </p><p>2s 2p </p><p>3s 3p 3d </p><p>4s 4p 4d 4f </p><p>5s 5p 5d 5f </p><p>6s 6p 6d </p><p>7s </p><p> Diagrama de Pauling </p><p> Subnveis em ordem crescente de energia </p><p>1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d </p><p>Preenchimento dos subnveis Os nveis so preenchidos sucessivamente, na ordem crescente de energia, com o nmero mximo de eltrons possvel em cada subnvel. Os nmeros qunticos indicam a energia do eltron no tomo e a regio de mxima probabilidade de se encontrar o eltron. O Nmero Quntico Principal ( n ) indica o nvel de energia. Varia de n=1 a n=3, respectivamente, no 1, 2, 3 ,... nvel de energia. Entre os tomos conhecidos, no estado fundamental, o nmero mximo de eltrons num mesmo nvel 32. O Nmero Quntico Secundrio ou Azimutal (l) indica a energia do eltron no subnvel. Nos tomos conhecidos, no estado fundamental, h 4 subnveis representados por s, p, d, f em ordem crescente de energia. </p><p>Subnvel s p d f </p><p>Nmero Quntico </p><p>secundrio ( l ) </p><p> 0 </p><p> 1 </p><p> 2 </p><p> 3 </p><p>Orbitais Os subnveis so formados de orbitais. Orbital a regio da eletrosfera onde h maior probabilidade de estar localizado o eltron do tomo. O nmero mximo de eltrons em cada orbital 2. A cada orbital foi atribudo um nmero quntico magntico ( m ) cujo valor varia de l a +l passando por zero. </p><p>s 1 orbital 0 </p><p>p 3 orbitais -1 0 +1 </p><p>d 5 orbitais -2 -1 0+1 +2 </p><p>f 7 orbitais -3 -2 -1 0 1 2 3 </p><p>O orbital s tem forma esfrica. Os orbitais p tm forma de duplo ovide e so perpendiculares entre si ( esto dirigidos segundo 3 eixos ortogonais x, y, z ) </p><p>Spin Spin o movimento de rotao do eltron em torno do seu eixo. Pode ser paralelo ou antiparalelo. A cada um deles foi atribudo um nmero quntico: +1/2 e -1/2. </p><p>Princpio da excluso de Pauli Em um mesmo tomo, no existem dois eltrons com 4 nmeros qunticos iguais. Como conseqncia desse princpio, dois eltrons de um mesmo orbital tm spins opostos. Um orbital semicheio contm um eltron desemparelhado; um orbital cheio contm dois eltrons emparelhados ( de spins opostos). </p><p>Regra de Hund Ao ser preenchido um subnvel, cada orbital desse subnvel recebe inicialmente apenas um eltron; somente depois de o ltimo orbital desse nvel ter recebido seu primeiro eltron comea o preenchimento de cada orbital semicheio com o segundo eltron. Eltron de maior energia ou eltron de diferenciao o ltimo eltron distribudo no preenchimento da eletrosfera, de acordo com as regras estudadas. </p><p>Identificao dos tomos Nmero atmico (Z) o nmero de prtons existentes no ncleo de um tomo. *Em um tomo normal o nmero de prtons igual ao nmero de eltrons. Um tomo pode, porm, ganhar ou perder eltrons da eletrosfera sem sofrer alteraes em seu ncleo, resultando na formao de partculas denominadas ons. Quando um tomo ganha eltrons, ele se torna um on negativo, tambm chamado nion. Pelo contrrio, quando um tomo perde eltrons, ele se torna um on positivo, tambm chamado ction. Nmero de massa (A) a soma do nmero de prtons (Z) e de nutrons(N) existentes em um tomo. </p><p>A=Z+N </p></li><li><p>Qumica I - Qumica Inorgnica </p><p>5 </p><p>Elemento qumico o conjunto de todos os tomos com mesmo nmero atmico. Istopos so tomos com mesmo nmero de prtons e diferente nmero de massa, ou seja, so tomos do mesmo elemento qumico que possuem diferentes nmeros de nutrons. Ex: Hidrognio, deutrio e trtio. Isbaros so tomos de diferentes nmeros de prtons, mas que possuem o mesmo nmero de massa (A). Istonos so tomos de diferentes nmeros de prtons e diferentes nmeros de massa, porm com mesmo nmero de nutrons(N). Exerccios: </p><p>1. (UNESP-SP) Na evoluo dos modelos atmicos, a principal contribuio introduzida pelo modelo de Bohr foi: a) A indivisibilidade do tomo. b) A existncia de nutron. c) A natureza eltrica da matria d) A quantizao de energia da rbitas </p><p>eletrnicas e) A maior parte da massa do tomo </p><p>est no ncleo. 2. (UFV-MG) A irradiao uma tcnica </p><p>utilizada na conservao de alimentos para inibir a germinao, retardar o amadurecimento e destruir bactrias patognicas. O istopo csio 137 pode ser utilizado na obteno de alimentos irradiados, por no conter resduos radiativos e, portanto, no prejudicar a sade. Em relao a este elemento, incorreto afirmar: a) O nmero de nutrons do csio 137 </p><p>80. b) O csio 137 istopo do csio 133. c) A distribuio eletrnica do elemento </p><p>csio [Xe] 6s1 </p><p>d) O csio forma substncia inica com o cloro. </p><p>3. (UERJ-RJ) O ction que apresenta o mesmo nmero de eltrons do </p><p>14C : </p><p>a) N+ </p><p>b) C2+</p><p> c) P</p><p>3+ </p><p>d) Si4+</p><p> 4. (UFV-MG) O nion cloreto, o argnio e o </p><p>ction potssio tm em comum o mesmo nmero: a) De prtons b) De eltrons c) De nutrons d) De massa e) Atmico </p><p>5. (UNESP-SP) No ano de 1887, o cientista britnico J.J. Thomson descobriu, atravs de experimentos co os raios catdicos, a </p><p>primeira evidncia experimental da estrutura interna dos tomos. O modelo atmico proposto por Thomson ficou conhecido como pudim de passas. Para esse modelo, pode-se afirmar que: a) O ncleo atmico ocupa um volume </p><p>mnimo no centro do tomo b) As cargas negativas esto </p><p>distribudas homogeneamente por todo o tomo </p><p>c) Os eltrons esto distribudos em rbitas fixas ao redor do ncleo </p><p>d) Os tomos so esferas duras, do tipo de uma bola de bilhar. </p><p>e) Os eltrons esto espalhados aleatoriamente no espao ao redor do ncleo </p><p>6) (UFRRJ-RJ) Os tomos X e T so istopos, os tomos W e T so isbaros X e W so istonos. Sabendo-se que o tomo X tem 25 prtons e nmero de massa 52 e que o tomo T tem 26 nutrons, o nmero de eltrons do tomo W : </p><p>a) 21 b) 22 c) 23 d) 24 e) 25 </p><p>7) (PUCCAMP-SP) Dados os trs tomos A, B e C, notamos que A e B so istopos; A e C so istonos; B e C so isbaros. Sabemos ainda que: </p><p>i. A soma dos nmeros de prtons existentes em A, B e C 79 </p><p>ii. A soma dos nmeros de nutrons existentes em A, B e C 88 </p><p>iii. O nmero de massa de A 55 Consequentemente podemos concluir que os tomos A, B e C tm respectivamente Nmeros atmicos Nmeros de massa </p><p>a) 26-26-27 55-56-56 b) 25-25-29 55-59-59 c) 24-24-31 55-62-62 d) 27-27-25 55-53-53 e) 28-28-23 55-50-50 </p><p> Gabarito 1.d 2.a 3.a 4.b 5.c 6.c 7.a </p><p>2.Classificao peridica dos elementos </p></li><li><p>Qumica I - Qumica Inorgnica </p><p>6 </p></li><li><p>Qumica I - Qumica Inorgnica </p><p>7 </p></li><li><p>Qumica I - Qumica Inorgnica </p><p>8 </p><p> A classificao peridica moderna apresenta os elementos qumicos dispostos em ordem crescente dos nmeros atmicos. Perodos: </p><p>1 perodo </p><p>Muito curto 2 elementos </p><p>H e He </p><p>2 perodo </p><p>Curto 8 elementos </p><p>Do Li ao Ne </p><p>3 perodo </p><p>Curto 8 elementos </p><p>Do Na ao Ar </p><p>4 perodo </p><p>Longo 18 elementos </p><p>Do k ao Kr </p><p>5 perodo </p><p>Longo 18 elementos </p><p>Do Rb ao Xe </p><p>6 perodo </p><p>Superlongo 32 elementos </p><p>Do Cs ao Rn </p><p>7 perodo </p><p>Incompleto 23 elementos </p><p>Do Fr ao Mt ? </p><p> * No 6 perodo, a terceira quadrcula encerra 15 elementos que, por comodidade, esto indicados numa linha abaixo da tabela; comeando do Lantnio, esses elementos formam a chamada srie dos lantandios; analogamente, no 7 perodo, a terceira casa tambm encerra 15 elementos qumicos, que esto indicados na segunda linha abaixo da tabela peridica; comeando com o Actnio, eles formam a srie dos actindios. </p><p>Colunas, grupos ou famlias </p><p>Nmero da coluna </p><p>Elementos Nome da famlia </p><p>1A Li, Na, K, Rb, Cs, Fr </p><p>Metais alcalinos </p><p>2A Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra </p><p>Metais alcalinos-terrosos </p><p>6A O, S, Se, Te, Po </p><p>Calcognios </p><p>7A F, Cl, Br, I, At Halognios </p><p>8A He, Ne, Ar, Kr,Xe, Rn </p><p>nobres ou raros ou inertes </p><p>* O hidrognio, embora aparea na coluna 1A, no um metal alcalino. Pelo contrrio, o hidrognio to diferente de todos os demais elementos qumicos que algumas classificaes preferem coloc-lo fora da tabela; as colunas A so as mais importantes da tabela e seus elementos so denominados elementos tpicos, caractersticos ou representativos; os elementos das colunas B so chamados elementos de transio. </p><p>Propriedades peridicas e aperidicas: Muitas propriedades fsicas e qumicas dos elementos variam periodicamente na seqncia dos nmeros a...</p></li></ul>