química aplicada - modelo atomico calculo estequiometrico

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QUIMICA

- Profa. Eliecilia F.M. Serafim

uma reao qumica nada mais do que a unio e separao de tomos. Dalton deu um grande passo na elaborao de um modelo atmico, pois foi o que instigou na busca por algumas respostas e proposio de futuros modelos. Apesar de um modelo simples, Dalton deu um grande passo na elaborao de um modelo atmico, pois foi o que instigou na busca por algumas respostas e proposio de futuros modelos.

Ler paginas 21- 26,

66- 68,

71 - 101 da obra:

Brady James, E. HUMISTON, Gerard E, Qumica Geral. Rio de Janeiro: LTC, 1986.

MODELOS ATMICOS Todas as substncias so formadas de pequenas partculas chamadas tomos. Os gregos antigos foram os primeiros a propor, filosoficamente, que a matria formada por pequenas partculas, as quais chamaram tomo, que significa indivisvel. Leucipo (450 a. C.. 2.450 de anos atrs) e dizia que a matria podia ser dividida em partculas cada vez menores, at chegar-se a um limite. Demcrito, discpulo de Leucipo, (por volta de 470 a 380 a. C. ) afirmava que a matria era descontnua, isto , a matria era formada por minsculas partculas indivisveis, as quais foram denominadas de tomo (que em grego significa "indivisvel"). Demcrito postulou que todos os tipos de matria era formada a partir da combinao de tomos de 4 elementos: gua, ar , terra e fogo. O modelo da matria descontnua foi rejeitada por um dos grandes filsofos da poca, Aristteles, o qual afirmava que a matria era contnua, isto , a matria vista como um "todo inteiro" (contrastando com a idia de que a matria era constituda por minsculas partculas indivisveis).

A partir do sculo XIX, aconteceu um grande nmero de descobertas e teorias a respeito da natureza dos tomos: Faraday, estudando a eletrlise, lanou a idia de que a eletricidade estivesse associada aos tomos; Rentgen descobriu os raios X; Becquerel descobriu a radiatividade; Marie e Pierre Curie descobriram os elementos rdio e polnio. Em meio a este acmulo de evidncias, ficava cada vez mais claro aos cientistas que o tomo deveria ser algo mais que uma bolinha macia muito pequena. A idia dos gregos de que a menor partcula da matria deveria seria uniforme e indivisvel comeava a cair por terra.

MODELO ATMICO DE THOMSON

MODELO ATMICO DE DALTON

No sculo XVII, experincias demonstraram que o comportamento das substncias era inconsistente com a idia de matria contnua e o modelo de Aristteles desmoronou. Em 1808, John Dalton, props a idia de que as propriedades da matria podem ser explicadas em termos de comportamento de partculas finitas, unitrias. Para ele o tomo era uma partcula elementar, a menor unidade de matria, como esferas minsculas, macias, rgidas, indivisveis,impenetrveis e indestrutveis. Nessa idia todos os tomos de um mesmo elemento qumico seriam iguais, em massa, tamanhos e demais qualidades. Os postulados principais Teoria Atmica de Dalton so: a matria formada por partculas extremamente pequenas chamadas tomos; os tomos so esferas macias, indestrutveis e intransformveis; tomos que apresentam mesmas propriedades (tamanho, massa e forma) constituem um elemento qumico; tomos de elementos propriedades diferentes; diferentes possuem

Em 1898, o fsico ingls Joseph John Thomson , pesquisando descargas eltricas de gases em alto vcuo, e com a radioatividade, descobriu os eltrons. Ele ento, sugeriu um modelo atmico. Segundo ele, como a tendncia da matria ficar neutra, o nmero de cargas positivas teria que ser igual ao nmero de cargas negativas. O modelo atmico de Thomson consiste em uma esfera carregada positivamente e que eltrons de carga negativa ficam incrustados nessa. Esse modelo foi apelidado de pudim de passas ou ainda como modelo do bolo de ameixa. Nele, o tomo composto de eltrons embebidos numa sopa de carga positiva, como as passas num pudim. Acreditava-se que os eltrons distribuiam-se uniformemente no tomo. O modelo de Thomson foi superado aps a experincia de Rutherford, quando foi descoberto o ncleo do tomo, originando um novo modelo atmico conhecido como modelo atmico de Rutherford. Outras modificaes no tubo de raios catdicos, feitas pelo cientista alemo Eugene Goldstein, conduziram idia da existencia de outra partcula subatmica, 1836 vezes mais pesado que o eltron e dotada de carga eltrica igual dele, s que com sinal positivo. Para essa nova partcula, foi proposto o nome prton. Assim, ao final do sculo XIX, com a descoberta do eltron em 1897, do prton em 1919, e do nutron, em 1932, j estava comprovado que o tomo no era indivisvel e que mesmo o modelo de Thomson era incompleto, uma vez que no explicava vrios fenmenos.

os tomos podem se unir entre si formando "tomos compostos";

MODELO ATOMICO DE RUTHERFORD Nelson Ernest Rutherford, fsico neozelands, em 1911 bombardeou uma fina lmina de ouro com partculas em alta velocidade, constatando que a maioria das partculas atravessava o ouro como se o metal no lhe oferecesse nenhum obstculo ao trajeto. Rutherford concluiu que o tomo deveria ser formado em sua maior parte de espaos vazios. Desenvolveu, ento, o chamado modelo atmico planetrio, no qual o tomo seria comparado a um sistema solar. Segundo esta teoria, o tomo teria: - O ncleo de carga eltrica positiva, que seria muito pequeno e com grande massa em relao ao todo. -Os eltrons de carga negativa ao redor ao redor do ncleo, que descreveriam rbitas circulares em altas velocidades. - A eletrosfera - local onde se situam os eltrons - seria cerca de dez mil vezes maior do que o ncleo atmico, e entre eles haveria um espao vazio.

isto , somente radiaes com valores determinados de energia so emitidas. Baseado nessas observaes experimentais, Bohr elaborou um novo modelo atmico cujos postulados so: - Na eletrosfera os eltrons no se encontram em qualquer posio. Eles giram ao redor do ncleo em rbitas fixas e com energia definida. As rbitas so chamadas camadas eletrnicas, representadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q a partir do ncleo, ou nveis de energia representados pelos nmeros 1, 2, 3, 4...; - Os eltrons ao se movimentarem numa camada eletrnica no absorvem nem emitem energia; - Os eltrons de um tomo tendem a ocupar as camadas eletrnicas mais prximas do ncleo, isto , as que apresentam menor quantidade de energia; - Um tomo est no estado fundamental quando seus eltrons ocupam as camadas menos energticas; - Quando um tomo recebe energia (trmica ou eltrica), o eltron pode saltar para uma camada mais externa (mais energtica). Nessas condies o tomo se torna instvel. Dizemos que o tomo se encontra num estado excitado; - Os eltrons de um tomo excitado tendem a voltar para as amadas de origem. Quando isso ocorre, ele devolve, sob a forma de onda eletromagntica, a energia que foi recebida na forma de calor ou eletricidade.

Representaes do modelo atmico de Rutherford A falha do modelo de Rutherford mostrada pela teoria do eletromagnetismo, de que toda partcula com carga eltrica submetida a uma acelerao origina a emisso de uma onda eletromagntica. O eltron em seu movimento orbital est submetido a uma acelerao centrpeta e, portanto, emitir energia na forma de onda eletromagntica. Essa emisso, pelo Princpio da conservao da energia, faria com que o eltron perdesse energia cintica e potencial, caindo progressivamente sobre o ncleo, fato que no ocorre na prtica. Esta falha foi corrigida pelo Modelo atmico de Bohr. Baseado na concepo de Rutherford, o fsico dinamarqus Niels Bohr idealizaria mais tarde um novo modelo atmico. MODELO ATMICO DE BOHR Em 1913, o fsico dinamarqus Niels Bohr, ao estudar espectros de emisso de certas substncias, modificou o modelo de Rutherford. No inicio do sculo XX era fato conhecido que a luz branca (luz solar, por exemplo) podia ser decomposta em diversas cores. Isso conseguido fazendo com que a luz passe por um prisma. No caso da decomposio da luz solar obtm-se um espectro chamado espectro continuo. Este formado por ondas eletromagnticas visveis e invisveis (radiao ultravioleta e infravermelho). Na parte visvel desse espectro no ocorre distino entre as diferentes cores, mas uma gradual passagem de uma para outra. O arco-ris um exemplo de espectro contnuo onde a luz solar decomposta pelas gotas de gua presentes na atmosfera. Como a cada onda eletromagntica est associada certa quantidade de energia, a decomposio da luz branca produz ondas eletromagnticas com toda e qualquer quantidade de energia. No entanto, se a luz que atravessar o prisma for de uma substncia como hidrognio, sdio, nenio etc. ser obtido um espectro descontnuo. Este caracterizado por apresentar linhas coloridas separadas. Em outras palavras, somente alguns tipos de radiaes luminosas so emitidas,

Esses postulados permitem explicar a existncia dos espectros de emisso descontnuos: como o eltron s pode ocupar determinadas rbitas, as transies eletrnicas (ida e volta do eltron) ocorrem em nmero restrito, o que produz somente alguns tipos de radiao eletromagntica e no todas como no espectro contnuo. Sabia-se no sculo XIX que a luz exercia efeito sobre alguns metais, removendo eltrons de uma chapa metlica lisa no vcuo. Esse fenmeno ficou conhecido como efeito fotoeltrico. Quando um tomo absorve energia de uma fonte externa, alguns de seus eltrons ganham energia e so elevados a um nvel de energia maior. Esse fenmeno chamado de salto quntico. Diz-se que o tomo se encontra num estado excitado. Alguns dos nveis de energia mais baixos ficam livres e, assim, um eltron pode cair de um nvel mais alto para um nvel de energia mais baixo. Quando Isso acontece, a energia absorvida pelo eltron liberada na forma de fton de radiao eletromagntica, com um comprimento de onda diferente do original. Esse fenmeno chamado de fluorescncia. Muitas substncias ficam fluorescentes quando atingida por luz ultravioleta, a qual no podemos enxergar - vemos apenas a luz de baixa energia produzida pela fluorescncia. O fton, portanto, corresponde diferena entre dois nveis de energia de um eltron, quando este realiza um salto quntico. Uma vez que a energia do fton quantizada, o comprimento de onda tambm deve ser quantizado, ou seja, s pode um par especfico de nveis em um ter um valor discreto e fixo. Cada

transio eletrnica entre tomo contribui para a produo de uma linha individual no espectro daquele elemento. O ponto mais fraco da teoria atmica de Bohr reside na sua concepo de um modelo atmico planetrio modificado no qual cada nvel quantizado de energia corresponde a uma rbita eletrnica circular, especfica e estvel, com raio quantizado. Outros mais tarde estenderam o modelo de Bohr a rbitas elpticas. Por razes que se tornaro evidentes adiante, no falaremos mais em eltrons percorrendo rbitas ao redor do ncleo. Como Bohr encarou o fato de que os eltrons no irradiam energia continuamente, o que causaria o colapso no tomo? Em primeiro lugar, desde que a energia de um eltron quantizada, a radiao contnua no possvel, pois a energia do eltron teria de variar continuamente para que o eltron fosse capaz de perder energia continuamente. Em segundo lugar, Bohr foi capaz de mostrar que a menor energia utilizvel para um eltron no zero. Ele interpretou isto como significando que h um tamanho mnimo permitido para a rbita de um eltron. Embora os conceitos de rbitas de Bohr sejam incorretos, acreditamos hoje que h realmente uma energia mnima constante, maior do que zero, que um eltron pode ter. De acordo com Bohr, os tomos no entram em colapso porque eles no podem ter menos energia do que em seu estado fundamental. MODELO ATMICO ATUAL O modelo proposto por Bohr trouxe um avano ao considerar nveis quantizados de energia, mas ainda apresentava inmeros problemas. Muita coisa permanecia sem explicao ou era simplesmente colocado guela abaixo. Atualmente, o Modelo da Mecnica Quntica ou da Mecnica Ondulatria ou Modelo Orbital ou da Nuvem Electrnica aceito para definir a estrutura atmica. Erwin Schrdinger, Louis Victor de Broglie e Werner Heisenberg, reunindo os conhecimentos de seus predecessores e contemporneos, acabaram por desenvolver uma nova teoria do modelo atmico, alm de postular uma nova viso, chamada de mecnica ondulatria. Fundamentada na hiptese proposta por Broglie onde todo corpsculo atmico pode comportar-se como onda e como partcula, Heisenberg, em 1925, postulou o princpio da incerteza. A idia de rbita eletrnica acabou por ficar desconexa, sendo substituda pelo conceito de probabilidade de se encontrar num instante qualquer um dado eltron numa determinada regio do espao. O tomo deixou de ser indivisvel como acreditavam filsofos gregos antigos e Dalton. O modelo atmico portanto, passou a se constituir na verdade, de uma estrutura mais complexa. Orbital a regio onde mais provvel encontrar um letron. Dirac calculou estas regies de probabilidade e determinou os quatro nmeros qunticos, que so: principal, secundrio, magntico e de spin. Nmero quntico principal (n): este nmero quntico localiza o eltron em seu nvel de energia. Ele assume valores que vo de 1 at o infinito, mas para os tomos conhecidos atualmente com, no mximo, 7 camadas teremos uma variao de 1 at 7. n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Nvel 1 2 3 4 5 6 7

Camada

K

L

M

N

O

P

Q

Nmero quntico secundrio (l): localiza o eltron no seu subnvel de energia e d o formato do orbital. Pode assumir valores que vo desde ZERO at n - 1. Para tomos conhecidos: l = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 Cada valor de nvel "l" indica a presena de um subnvel. Os subnveis so representados pelas letras minsculas s, p,d, f, g, h, i, etc... valor de "l" subnvel 0 s 1 p 2 d 3 f 4 g 5 h 6 i

Obs.: a simbologia correta para o n quntico secundrio uma letra "L" minscula (l) Em relao aos nveis de energia temos o seguinte: 1o Nvel --> existe apenas o orbital atmico s 2o Nvel --> existem os orbitais s e p 3o Nvel --> existem os orbitais s, p e d 4o Nvel --> existem os orbitais s, p, d e f 5o Nvel --> existem os orbitais s, p, d, f e g 6o Nvel --> existem os orbitais s, p, d, f, g e h 7o Nvel --> existem os orbitais s, p, d, f, g, h e i Normalmente no so representados os orbitais g, h e i, visto que no existe nenhum elemento qumico conhecido que tenha um nmero de eltrons suficientes para preench-los. Podemos ento citar, neste momento, como se executa a distribuio eletrnica de um determinado tomo. Para se proceder a distribuio eletrnica de um elemento qumico necessrio conhecer seu nmero atmico (Z) que corresponde ao nmero de prtons no seu ncleo. Desta forma, se o elemento estiver eletricamente neutro, conclui-se que o nmero de eltrons igual ao nmero de prtons. Caso o elemento qumico tiver cargas positivas, significa que o nmero de eltrons deste tomo ser o nmero Z menos o nmero de cargas, por outro lado, se a carga eltrica do elemento for negativa, ento o nmero de eltrons que ele possui ser o nmero Z mais a sua(s) carga(s). Para se fazer uma distribuio eletrnica importante lembrar que os eltrons de uma espcie qumica no podem ficar espalhados aleatoriamente, em qualquer lugar em torno do ncleo. Os eltrons s podem ficar nas regies que forem efetivamente definidas pelos orbitais. Assim, como cada tomo apresenta um certo nmero de orbitais atmicos, deve haver uma seqncia definida de preenchimento destes orbitais pelos eltrons do elemento. Essa ordem obedece uma ordem crescente de energia, ou seja, os orbitais que tiverem uma energia menor, devero ser preenchidos primeiro. A ordem de preenchimento dos orbitais definida segundo um diagrama conhecido por diagrama de Linus Pauling: Nmero quntico magntico(M): Localiza o eltron no orbital e d a orientao espacial dos orbitais. O nmero quntico magntico pode assumir valores que vo desde - l at + l, passando pelo zero. Nmero quntico de Spin (S): este nmero est relacionado com o movimento de rotao do eltron em um orbital. Como este movimento admite apenas dois sentidos, o n quntico de spin, assume dois valores que so, por conveno: S = -1/2 e +1/2 Por conveno, tambm, utiliza-se spin +1/2 para o primeiro eltron do orbital. Lembre-se que a expresso "rotao", aqui utilizada, nos d uma idia do eltron apenas como partcula, s que ele tem comportamento dual de partcula-onda. Na falta de um termo

mais apropriado vamos utilizar esta expresso, mas sem esquecer que o eltron no apenas partcula. Regra de Hund Ao ser preenchido um subnvel, cada orbital desse subnvel recebe inicialmente apenas um eltron; somente depois de o ltimo orbital desse subnvel 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. DISTRIBUIAO ELETRONICA Os eltrons esto distribudos em camadas ao redor do ncleo. Admite-se a existncia de 7 camadas eletrnicas, designados pelas letras maisculas: K,L,M,N,O,P e Q. medida que as camadas se afastam do ncleo, aumenta a energia dos eltrons nelas localizados. As camadas da eletrosfera representam os nveis de energia da eletrosfera. Assim, as camadas K,L,M,N,O, P e Q constituem os 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7 nveis de energia, respectivamente. Por meio de mtodos experimentais, os qumicos concluram que o nmero mximo de eltrons que cabe em cada camada ou nvel de energia : Nvel de energia Camada Nmero mximo de eltrons 1 2 3 4 5 6 7 K L M N O P Q 2 8 18 32 32 18 2 (alguns autores admitem at 8)

Resumindo: Nvel Camada N mximo de eltrons 1 2 3 4 5 6 7 K L M N O P Q 2 8 18 32 32 18 2 (alguns autores admitem at 8) Subnveis conhecidos 1s 2s e 2p 3s, 3p e 3d 4s, 4p, 4d e 4f 5s, 5p, 5d e 5f 6s, 6p e 6d 7s 7p

Linus Gari Pauling (1901-1994), qumico americano, elaborou um dispositivo prtico que permite colocar todos os subnveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia. o processo das diagonais, denominado diagrama de Pauling, representado a seguir. A ordem crescente de energia dos subnveis a ordem na seqncia das diagonais.

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d ---------------------------------------------------------------------> ordem crescente de energia Acompanhe os exemplos de distribuio eletrnica: 1 - Distribuir os eltrons do tomo normal de mangans (Z=25) em ordem de camada. Soluo: Se Z=25 isto significa que no tomo normal de mangans h 25 eltrons. Aplicando o diagrama de Pauling, teremos: s p d f K - 1s2 L - 2s2 2p6 M - 3s2 3p6 3d5 N - 4s2 4p 4d 4f O - 5s 5p 5d 5f P - 6s 6p 6d Q - 7s 7p Resposta: K=2; L=8; M=13; N=2 2 - Distribuir os eltrons do tomo normal de xennio (Z=54) em ordem de camada. Soluo:

Em cada camada ou nvel de energia, os eltrons se distribuem em subcamadas ou subnveis de energia, representados pelas letras s,p,d,f, em ordem crescente de energia. O nmero mximo de eltrons que cabe em cada subcamada, ou subnivel de energia, tambm foi determinado experimentalmente: energia crescente ----------------------------------> Subnvel Nmero mximo de eltrons

2 6 10 14

O nmero de subnveis que constituem cada nvel de energia depende do nmero mximo de eltrons que cabe em cada nvel. Assim, como no 1nvel cabem no mximo 2 eltrons, esse nvel apresenta apenas um subnvel s, no qual cabem os 2 eltrons. O subnvel s do 1 nvel de energia representado por 1s. Como no 2 nvel cabem no mximo 8 eltrons, o 2 nvel constitudo de um subnvel s, no qual cabem no mximo 2 eltrons, e um subnvel p, no qual cabem no mximo 6 eltrons. Desse modo, o 2 nvel formado de dois subnveis, representados por 2s e 2p, e assim por diante.

K - 1s2 L - 2s2 2p6 M- 3s2 3p6 3d10 N- 4s2 4p6 4d10 4f O- 5s2 5p6 5d 5f P- 6s 6p 6d Q- 7s 7p Resposta: K=2; L=8; M=18; N=18; O=8 REGRA DO OCTETO

atmico (Z) a caracterstica mais importante dos elementos qumicos, a Tabela Peridica atual est organizada em ordem crescente do nmero atmico. Ela formada por 109 elementos distribudos em 7 linhas horizontais, cada uma sendo chamada de perodo. Famlias ou grupos - Os elementos pertencentes ao mesmo perodo possuem o mesmo nmero de camadas de eltrons. Exemplo: Ltio: 3 Li K2 L1 Carbono: 3 C K2 L4

Os gases nobres so os nicos elementos que se apresentam na forma de substncias monoatmicas. Isto se deve extrema dificuldade que os tomos desse grupo tm para unirem-se entre si ou a tomos de outros elementos. Em virtude dessa caracterstica, diz-se que os gases nobres so extremamente estveis. Como qualquer ligao qumica envolve os eltrons mais externos dos tomos, interessante observar a distribuio eletrnica que os tomos dos gases nobres apresentam. Gs nobre Z dist. por subnveis distr. Por camada KLMNOP Hlio 2 1s2 Nenio 10 [He] 2s2 2p6 Argnio 18 [Ne] 3s2 3p6 Criptnio 36 [Ar] 4s2 3d10 4p6 xennio 54 [Kr] 5s2 4d10 5p6 Radnio 86 [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p6 2 28 288 2 8 18 8 2 8 18 18 8 2 8 18 32 18 8

Nenio:

10

Ne K2 L8

Nos exemplos acima vemos que os elementos qumicos ltio, carbono e nenio possuem duas camadas (K e L), portanto so do segundo perodo. - Cada coluna vertical da Tabela Peridica representa uma famlia ou um grupo de elementos, totalizando 18 famlias. - A caracterstica que define a famlia de um elemento a sua configurao eletrnica, sendo assim, os tomos de uma mesma famlia possuem propriedades qumicas e fsicas semelhantes e apresentam a mesma configurao eletrnica na camada de Valncia. Exemplo: Berlio: 4 Be 1s2 2s2 Carbono: 20 Ca 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 O berlio e o boro tm a mesma configurao na ltima camada, s2; portanto ambos pertencem mesma famlia. Os elementos qumicos classificados no grupo A so chamados de representativos, neste caso, o nmero que antecede a letra A, coincide com o nmero de eltrons que os tomos desse grupo possuem na ltima camada eletrnica, so eles: Grupo 1A ou 1 Famlia dos Alcalinos Grupo 2A ou 2 Famlia dos Alcalinos Terrosos Grupo 3A ou 13 Famlia do Boro Grupo 4A ou 14 Famlia do Carbono Grupo 5A ou 15 Famlia do Nitrognio Grupo 6A ou 16 Famlia dos Calcognios Grupo 7A ou 17 Famlia dos Halognios Grupo 8A ou 18 Famlia dos Gases Nobres

Em 1916, Lewis e Kossel elaboraram a Teoria do Octeto: "Os tomos de todos os elementos, para adquirirem estabilidade qumica, fazem ligaes qumicas visando ficarem com 8 eltrons na ltima camada, ou 2, quando ela for a primeira camada". Isto significa que os tomos de todos os elementos s sero estveis como os gases nobres, quando adquirirem configurao eletrnica similar de um gs nobre. Para adquirirem essa estabilidade, os tomos perdem, ganham ou compartilham eltrons, participando dos mais diversos tipos de ligaes qumicas. TABELA PERIDICA Com as crescentes descobertas dos elementos qumicos e de suas propriedades, fez-se necessrio a criao de um recurso para organizar as caractersticas desses elementos. Vrios esforos nesse sentido levaram formulao da tabela peridica, como os de J. W. Dobereiner (1829), A. E; Chancourtois (1862), J. A. R. Newlands (1866), mas em 1869, Lother Meyer e Dimitri Ivanovich Mendeleev, criaram tabelas peridicas dos elementos, dispondo apenas 63 elementos, em ordem crescente de massa atmica (A = p + n). A disposio dos elementos contava com lacunas e elementos no conhecidos, de modo a prever a descoberta de outros elementos. Essa classificao foi utilizada at 1913, quando Moseley descobriu que a propriedade dos elementos variam conforme sua carga nuclear, ou seja, a quantidade de prtons o nmero atmico (Z). Ento a tabela de Mendeleev foi corrigida se transformando na atual Tabela Peridica, que hoje conta com 109 elementos cujas propriedades podem ser analisadas. O nome Tabela Peridica por causa da periodicidade, isto , da repetio de propriedades, de intervalos em intervalos, como, por exemplo, ocorre com as fases da lua que mudam durante o ms e se repetem ms aps ms. As propriedades dos elementos variam periodicamente com seus nmeros atmicos e no com os pesos atmicos, como era a classificao feita por Mendeleev.Como o nmero

ELETRONEGATIVIDADE

A eletronegatividade uma propriedade que resulta da ao conjunta da energia de ionizao e da eletroafinidade, mede a tendncia relativa que um tomo possui de atrair eltrons e se torna mais perceptvel quando o tomo est participando de uma ligao qumica. Coube a Linus Pauling criar uma escala arbitrria para medir essa tendncia, que relativa, pois estabelecida comparativamente. Na escala de Pauling, ao elemento mais eletronegativo (o flor) foi atribuda eletronegatividade 4,0. As demais so determinadas em funo dessa, correspondendo ao elemento menos eletronegativo (o csio) o valor 0,7. Na tabela, as setas indicam o aumento da eletronegatividade. Nas famlias, a eletronegatividade aumenta de baixo para cima e nos perodos, da esquerda para a direita. Essa variao ocorre de maneira inversa ao raio atmico, isso

se explica pelo fato de que tomos pequenos atraem eltrons mais eficazmente que tomos grandes. Assim, quanto menor o raio atmico, maior a eletronegatividade. Observaes: Um tomo pequeno possui um ncleo mais protegido pelas suas camadas. Da o fato de um tomo pequeno atrair eltrons mais facilmente que um tomo grande. Os valores numricos da eletronegatividade podero ser chamados de potenciais eletronegativos. Os gases nobres, em condies naturais, so estveis e no se ligam a nenhum outro tomo. Devido a esse fato, poderemos dizer que os gases nobres apresentam eletronegatividade e eletroafinidade nulas. A propriedade inversa a eletronegatividade recebe o nome de eletropositividade. TOMOS, ELEMENTOS QUMICOS E SUBSTANCIAS. O tomo uma unidade fundamental, primria que constitui a matria. O que queremos dizer que toda matria constituda por tomos. Os tomos so diferenciados uns dos outros pelo seu nmero atmico (que voc deve lembrar que corresponde ao nmero de prtons que ele possui). Elementos qumicos, aqueles que encontramos na tabela peridica, representam os tomos que possuem o mesmo nmero de prtons em seu ncleo, ou seja, o mesmo nmero atmico (Z). Assim, todo e qualquer tomo que apresentar, por exemplo, o nmero atmico 26, indica que o tomo possui 26 prtons em seu ncleo. Essa a caracterstica do elemento Ferro. Z = 1 tomo de um s prton em seu ncleo, o que o prprio hidrognio.

- Se no estado fundamental (eletricamente neutro) possui nmero de eltrons do tomo isolado (fora da ligao atmica) e- = p = 11. -Tem nmero de nutrons do ncleo: n = A - Z, ou seja, 23 11=12, logo tem 12 nutrons no ncleo. Desse modo para o elemento qumico Hidrognio (H) podemos encontrar tipos de atomos diferentes, istopos entre si, pois possuem o mesmo numero atmico e diferentes nmeros de massa, pois tm diferentes nmeros de nutrons. So istopos do hidrognio: o prtio o deutrio o trtio

So conhecidos 92 elementos qumicos naturais, sendo o de maior nmero atmico o urnio (Z = 92). Ja os elementos com nmero atmico superior ao do urnio (Z > 92) so todos artificiais (elementos transurnicos). Cada elemento representado por um smbolo que o identifica graficamente. Substncias qumicas Os tomos ligados, ou seja, as molculas, representam o que chamamos de substncia qumica, cada uma identificada por uma frmula qumica como, por exemplo, H2O, que representa a substncia gua e indica que sua composio de dois tomos do elemento hidrognio e um tomo do elemento oxignio. Isso posto, podemos perceber algumas coisas:

O2 - a frmula da substncia oxignio, composta por doistomos, ambos do elemento oxignio.

CO2 - a frmula da substncia dixido de carbono,composta por trs tomos, sendo dois do elemento oxignio e um do elemento carbono.

Oxignio o elemento qumico constitudo por todos os tomos que possuem nmero atmico 8, ou seja, com 8 prtons. Clcio o elemento qumico constitudo por todos os tomos que possuem nmero atmico 20, ou seja, com 20 prtons.

C6H6 - a frmula da substncia benzeno, composta por 12tomos, sendo seis do elemento carbono e seis do elemento hidrognio.

H3PO4 - a frmula da

Cada elemento qumico possui um smbolo, representado por uma letra que sempre a letra de forma. A primeira letra ser maiscula. A segunda letra (se houver) ser minscula. So normalmente as letras iniciais dos elementos qumicos. Alguns smbolos so derivados do nome, em latim, do elemento. Exemplo: Sdio - natrium smbolo: Na. Prata - argentum - smbolo: Ag. O tomo pode ser representado pelo seu ncleo ou istopo em:

substncia acido fosfrico, composta por 8 tomos, sendo trs do elemento hidrognio, um do elemento fsforo e quatro do elemento oxignio. - a frmula da substncia ferrocianeto de alumnio, composta por 43 tomos, sendo 4 do elemento alumnio, 3 do elemento ferro e 18 do elemento carbono e 18 do elemento nitrognio..

Al4[Fe(CN)6]3

Exemplo. Correspondente ao sdio (natrium - Na) com nmero atmico (Z) = 11 e o nmero de massa (A) = 23.

BIBLIOGRAFIA DIVERSIFICADABRADY James, E. HUMISTON, Gerard E, Qumica Geral. Rio de Janeiro: LTC, 1986. MAHAN, B.M. e MYERS, R.J., Qumica, Um Curso Universitrio, 4a ed., Editora Edgard Blcher Ltda, So Paulo, 1987. MASTERTON, W.L.; SLOWINSKI, E. J. e STANITSKI, C. L.; Princpios de Qumica, 6. ed., Livros Tcnicos e Cientficos Editora S.A., Rio de Janeiro, 1990

Logo, o tomo do elemento qumico sdio, que possui Z = 11 e A = 23 ou seja: - Tem 23 particulas, entre prtons e nutrons, no ncleo, assim tem um no. de massa (A) igual a 23 - Tem um no. de prtons p=Z=11. do ncleo ou numero atmico

ROSENBERG, J.L.; Qumica Geral, 6. ed., McGraw Hill, So Paulo, 1982. LEIS DAS COMBINAES QUMICAS 1. Lei de Lavoisier A Lei de Lavoisier foi formulada pelo qumico francs Antoine Lavoisier na segunda metade do sculo XVIII. soma das massas dos reagentes igual soma das massas dos produtos: Os estudos

experimentais realizados por Lavoisier levaram-no a concluir que, numa reao qumica que se processe num sistema fechado, a

m(reagentes) = m(produtos)Assim, por exemplo, quando 2 gramas de hidrognio reagem com 16 gramas de oxignio verifica-se a formao de 18 gramas degua; do mesmo modo, quando 12 gramas de carbono reagem com 32 gramas de oxignio ocorre a formao de 44 gramas de gs carbnico. Enunciado: "Numa reao qumica a massa se conserva porque no ocorre criao nem destruio de tomos. Os tomos so conservados, eles apenas se rearranjam. Os agregados atmicos dos reagentes so desfeitos e novos agregados atmicos so formados". Obs: Uma reao qumica uma alterao qumica onde matria (um reagente ou reagentes) se convertem em uma nova substncia ou substncias (um produto ou produtos). Algumas reaes ocorrem somente sob determinadas circuntncias (ex., fornecimento de calor, presena de luz ou eletricidade). Algumas reaes so acompanhadas de indicaes externas (ex., mudana de cor, desprendimento de gs, calor ou luz). Exemplo da Lei de Lavoisier - Para a reao entre, hidrognio e oxignio formando gua, os seguintes valores experimentais podem ser obtidos:

2H2

+

O2

2 H2 O GS OXIGENIO 16g 32 g 64 g GUA 17 g 36 g 68 g

GS HIDROGNIO 1,0 g 2,0 g 4,0 g

2. Lei de Proust Lei das proposres definidas

A Lei de Proust ou a Lei das Propores Definidas foi elaborada em 1797 pelo qumico francs Joseph Louis Proust. Ele verificou que as massas dos reagentes e as massas dos produtos que participam da reao obedecem sempre a uma proporo constante. Essa proporo caracterstica de cada reao, isto , independente da quantidade de reagentes utilizados. Assim, para a reao entre, por exemplo, hidrognio e carbono formando nitrognio, os seguintes valores experimentais podem ser obtidos: hidrognio (g) carbono (g) nitrognio (g) 30 8 1 60 16 2 120 32 4

Observe que, para cada reao, a massa do produto igual soma da massa dos reagentes, o que concorda com a lei de Proust.

As massas dos reagentes e dos produtos que participam de uma reao podem ser diferentes, mas as relaes entre elas so sempre constantes.

NMERO DE AVOGADROO nmero de Avogadro uma constante adimensional (no possui unidade, logo no representa uma grandeza) que indica a quantidade de tomos de Carbono-12 que, juntos, representam 12g da substncia, definido ento como 1 mol de C-12. O nome da constante uma homenagem ao cientista Amedeo Avogadro. Assim, 1,0 mol de quaisquer substncias corresponde a um nmero de partculas (tomos, molculas, ons, etc.) igual a NA = 6,022141791023. arredondando matematicamente NA 6,021023 Com o aparecimento do nmero de Avogadro foi possvel a determinao mais precisa das massas molares de qualquer substncia formada a partir de elementos da tabela peridica. Para isso, utiliza-se a definio de UMA (Unidade de Massa Atmica), da constante de Avogadro e da massa atmica dos constituintes. Ex.: Calculemos o valor da massa molar do dixido de carbono. Sendo uma molcula de dixido de carbono (CO2) constituda por dois tomos de Oxignio e um tomo de Carbono, a massa molecular dessa molcula dada pela soma das massas atmicas do Carbono e dos dois tomos de Oxignio multiplicando-se pela constante de Avogadro e pela constante UMA: MassaMolecular CO2 = (MassaAtomica Carbono + 2 MassaAtomica Oxigenio). MassaMolecular CO2 = (12 + 32). MassaMolecular CO2 = 44 U.M.A ou MassaMolarCO2 = 44 g/mol que corresponde a 6,021023 molculas de CO2

Assim, em 1,0 mol de molculas de CO2 temos 1,0 mol de tomos de carbono (C) Usando a constante de Avogadro 1,0 mol de tomos de carbono (C) corresponde a 6,021023 tomos de carbono (C) e 12g que combina com 2,0 mols de tomos de oxignio (O) correspondendo a 12,041023 tomos de oxignio (O) e 32g para formar 1,0 mol de molculas de dixido de carbono (CO2) correspondendo a 6,021023 molculas de CO2 e 44g Por isso que as massas molares de uma molcula, on, tomo ou radical sempre coincidem com as respectivas massas moleculares, massas-frmulas (para os ons) e massas atmicas dos mesmos. EXERCCIOS DE QUMICA 1. Qual a massa de 1 mol de prata? 2. Qual a massa de dois mols de tomos de prata? 3. Qual a massa de 6,02x1023 tomos de prata? combinado com 2 mols de tomos de oxignio (O)

4.

Qual a massa de 18,6x1023 tomos de prata? 5. Qual a massa de 10 mols de tomo de oxignio? 6. Calcule o numero de tomos que h em 81g de Al. 7. Calcule o numero de tomos que h em 2700g de Al.. 8. Calcule o numero de tomos que h em uma chave de 28g de Ferro. 9. Calcule o numero de tomos que h em numa canoa de 54 kg de alumnio. 10. Quantos moles de Silcio esto contidos em 30g de Si?

Quantas gramas de Cu esto contidas em 2,55 mols de Cu?

Balanceamento de reaes: Mtodo das Tentativas Ajustar ou Balancear uma equao qumica consiste em igualar o nmero total de tomos de cada elemento nos dois membros da equao. Sugerimos a seguinte seqncia: 1) Ajustar os tomos dos metais; 2) Ajustar os tomos dos ametais; 3) Ajustar os tomos de hidrognio; 4) Ajustar os tomos de oxignio. Exemplos: Balancear as equaes qumicas: Ex1- A(OH)3 + H2S A2S3 + H2O 1 Passo) Ajustar o alumnio 2A(OH)3 + H2S A2S3 + H2O 2 Passo) Ajustar o enxofre 2A(OH)3 + 3H2S A2S3 + H2O 3 Passo) Ajustar o hidrognio 2A(OH)3 + 3H2S A2S3 + 6H2O 4 Passo) Observe que o oxignio ficou automaticamente ajustado 2A(OH)3 + 3H2S A2S3 + 6H2O Os valores encontrados (2, 3, 1 e 6) so denominados de coeficientes estequiomtricos. Ex2- C4H10 + O2 CO2 + H2O 1 Passo) Ajustar o carbono C4H10 + O2 4 CO2 + H2O 2 Passo) Ajustar o hidrognio C4H10 + O2 4 CO2 + 5 H2O 3 Passo) Ajustar o oxignio C4H10 + 6,5 O2 4 CO2 + 5 H2O 4 Passo) prefervel que os coeficientes estequiomtricos sejam os menores nmeros inteiros possveis. Logo, podemos multiplicar todos coeficientes da equao por 2. 2 C4H10 + 13 O2 8 CO2 + 10 H2O

Exerccios 01. Acertar os coeficientes das equaes abaixo pelo mtodo das tentativas, considerando os menores inteiros possveis. a) SO2 + O2 SO3

b) N2 + H2 NH3

c) HNO3 + Ca(OH)2 Ca(NO3)2 + H2O

d) Mg + H3PO4 Mg3(PO4)2 + H2

e) Fe(OH)3 + H2SO3 Fe2(SO3)3 + H2O

f) CO + O2 CO2

g) Ca(HCO3)2 + HC CaC 2 + CO2 + H2O

h) C2H5OH + O2 CO2 + H2O