Química

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Capítulo 1: Química e a evolução da sociedade

Surgimento da química:

O surgimento e o desenvolvimento de qualquer ciência são dependentes de duas características: a curiosidade e a necessidade.

1. Paleolítico:

O seres eram nômade, Viviam em bandos, Dominaram o fogo e produziam peças rudimentares. 2. Neolítico:

Os seres humanos aprenderam a domesticar animais e a praticar a agricultura, dominaram a técnica de polir a pedra para a fabricação de instrumentos e tornaram-se sedentários.

3. Idade dos metais:

Iniciada com a descoberta da técnica para a fabricação de diversos utensílios com metais, as pequenas aldeias de agricultores transformaram-se em núcleos urbanos, submetidas a um chefe. Dividida em: Idade do cobre, idade do bronze (estanho + cobre), idade do ferro.

Alquimia:

A alquimia já estava muito

difundida e diversificada enquanto que a

Europa só conhecera com o avanço das

Cruzadas ( expedições militares para combater o domínio islâmico na chamada Terra Santa).

Eles tinham o desejo de transformar metais comuns em ouro

(pedra filosofal) e a esperança de chegar à

imortalidade (elixir da longa vida). Também utilizavam crenças espirituais e novas técnicas

de manuseio de materiais e ferramentas, além disso, revelaram novas perspectivas de estudo

e conhecimentos e criaram novas

tecnologias.

Aristóteles difundiu a alquimia na cultura grega utilizando alguns conceitos filosóficos, como a teoria dos quatro elementos.

CONTRIBUIÇÕES:

1.Receitas de produção da

pólvora;

2.Técnicas de destilação,

por exemplo, do álcool;

3.Técnicas para

determinação de

propriedades físicas e

químicas de várias

substâncias;

4.Desenvolvimento de

equipamentos de

laboratório

Filosofia Pré-Socrática :

O que une os pré-socráticos (filósofos que antecederam Sócrates) é a preocupação em compreender a natureza do mundo (a physis). Queriam entender a origem, aquilo que originou todas as coisas, o princípio delas.

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Capítulo 2: Estudo da matéria

Matéria: é tudo aquilo que apresenta massa e ocupa um lugar no espaço;

Sistema: parte do universo pra ser objeto de estudo;

corpo: porção limitada se um sistema e da matéria;

Objeto: porção limitada da matéria que se presta a determinada função.

Extensão: todo corpo possui uma extensão (ocupa um lugar)

1. Volume de líquidos - litros (l)

2. volume dos sólidos - metros cúbicos (m³)

OBS:

1. Volume do cubo - altura x comprimento x largura

2. 1 dm³ - 1l

1 cm³ - 1ml

1 m³ - 1000 dm³ - 1000l

1l - 1000ml - 1000 m³

Inércia: a matéria se mantém no seu estado de repouso ou de movimento.

OBS:

1. 1g = 1000mg 1atm = 760 mmHg = 760 Torr

1kg = 1000g 1 mmHg = 1 Torr

1T = 1000kg 1atm = 101.325po

Compressibilidade: O volume ocupado diminui através da ação de forças externas;

Elasticidade: porção da matéria que retoma sua forma original após uma força que cause deformação;

Divisibilidade: dividir sem alterar sua constituição;

Impenetrabilidade: duas porções não ocupam o mesmo espaço.

Propriedades específicas da matéria:

Cor: tonalidade;

Brilho: refletir luz;

Dureza: resistência - Talco (1) e Diamante (10);

Densidade: é igual a massa dividida pelo volume;

Maleabilidade: reduzir em chapas;

Ductibilidade: reduzir em fios;

Temperatura de fusão e ebulição.

OBS:

Fusão: sólido - líquido

Ebulição: líquido - gasoso

OBS²:

T (k) = T (°C) + 273

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Capítulo 3: Matéria e suas transformações

Estados físicos da matéria:

1. Sólido: volume único que não se move e é difícil de atravessar.

* Atração intensa de partículas onde a força de coesão > força de repulsão.

2. Líquido: estrutura variável que pode ser atravessado facilmente.

* Atração menos intensa de partículas onde a força de coesão = força de repulsão.

3. Gasoso: estrutura variável e que pode ser atravessada muito facilmente.

* Atração quase nula de partículas onde a força de coesão < força de repulsão.

Alterações:

Fisicamente: não modifica a sua composição.

EX: degelo, formação de neblina, moagem de cana-de-açúcar, queima de vela.

Quimicamente: modifica a a sua composição.

EX: queimadas, oxidação, decomposição de alimentos.

Ciclo da água:

Evaporação - Transpiração - Condensação - precipitação - infiltração.

Mudanças no estado de agregação:

1. Fusão: sólido - líquido

2. Vaporização: líquido - gasoso

2.1 Evaporação: processo lento.

2.2 Ebulição: processo rápido.

2.3 Calefação: vaporização instantânea.

3. Sublimação: sólido - gasoso

4. Condensação: gasoso - sólido

5. Solidificação: líquido - sólido

6. (Re)Sublimação: gasoso - sólido

OBS:

Endotérmicos: absorção de calor.

Exotérmicos: liberam calor.

Substâncias químicas: Porções com propriedades definidas

1. Substâncias pura: apresenta temperatura de fusão e ebulição constante a uma dada pressão e densidade.

1.1 Simples: um único elemento químico. EX: H2

1.2 Composta: mais de um elemento químico. EX: H20

2. Misturas: fusão e ebulição ocorrem em determinada faixa de temperatura e apresenta densidades diferentes.

2.1 Mistura heterogênea: apresenta duas ou mais fases.

2.2 Mistura homogênea: apresenta uma única fase.

OBS: fase é uma porção de uma amostra da matéria (contínua ou fragmentada).

OBS²:

Misturas eutéticas: se comportam como uma substância pura durante o processo de fusão, ou seja, quando aquecida passa do estado sólido para o líquido e a temperatura de fusão é fixa até que toda a mistura passe pro estado líquido.

Misturas azeotrópicas: se comportam como uma substância pura durante o processo de ebulição, ou seja, quando aquecida passa do estado líquido para o gasoso e a temperatura de ebulição é fixa até que toda mistura passe pro estado gasoso.

3. Sistema: porção pra ser estudada

3.1 Homogêneo: aquele que apresenta uma única fase (monofásico), podendo ser constituídos de substâncias puras ou compostas.

3.2 Heterogêneo: caracteriza-se por apresentar mais de uma fase, podendo ser constituído por uma substância pura ou uma mistura.

OBS¹: Uma substância pura pode se transformar em sistemas dependendo do estado físico.

OBS²:

Mistura homogênea - sistema homogêneo

Mistura heterogênea - sistema heterogêneo

Variações de energia nas transformações da matéria:

1. Energia mecânica;

2. Energia elétrica;

3. Energia térmica ou calor;

4. Energia luminosa;

5. Energia química;

6. Energia nuclear.

Alotropia: Um elemento químico pode formar mais de uma substância simples.

Separação de misturas:

1. Separação Magnética: processo por atração eletromagnética de um dos componentes com o auxílio de um ímã.

2. Tamisação ou Peneiração: processo por meio da diferença na tamanho dos grãos.

3. Catação: processo onde um dos sólidos é separado por uma de suas características.

4. Ventilação: processo onde o mais leve é carregado pela corrente de ar aplicada a mistura.

5. Decantação Líquido-Sólido: nesse processo, a fase sólida, por ser mais densa, deposita-se no fundo do recipiente, e a fase líquida pode ser transferida para outro frasco.

6. Decantação Líquido-Líquido: nesse processo o líquido mais denso permanece na parte inferior do funil de bromo (ou funil de decantação) e é escoado controlando-se a abertura da torneira.

7. Centrifugação: processo realizado num aparelho denominado centrífuga; no movimento de rotação, as partículas de maior densidade, por inércia, são arremessadas para o fundo do tubo.

8. Levigação: nesse processo o sólido mais leve é arrastado pela corrente de água.

9. Flotação: Consiste em adicionar um líquido de densidade intermediária a uma mistura heterogênea sólido-sólido, onde um dos sólidos permanece no fundo do recipiente e o outro fica na superfície do líquido. 10. Filtração Simples: processo na qual a fase sólida é retida no papel de filtro, e a fase líquida é recolhida em outro frasco.

11. Filtração a vácuo: processo onde água que entra pela trompa d’água arrasta o ar do interior do frasco, diminuindo a pressão interna do kitassato, o que torna a filtração mais rápida. 12. Dissolução Fracionada: processo feito por meio da adição de um solvente capaz de dissolver um dos componentes.

13. Cristalização: A água do mar contém vários sais. Em uma salina, entretanto, com a evaporação lenta da água, o sal comum (cloreto de sódio) cristaliza-se antes dos outros sais e, assim, é separado.

14. Evaporação: processo onde ocorre o fracionamento de misturas homogêneas entre sólidos e líquidos.

15.Extração: processo em que se utiliza um líquido que consegue “retirar” um componente de uma mistura

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Capítulo 4:

Ideias aristotélicas:

Teoria dos quatro elementos - formulada por volta do séc. IV a.C. Dizia que tudo que existe no universo seria composto porquatro elementos principais: terra, fogo, ar e água.

Hoje podemos notar que que a terra, a água e ar se relacionam aos três estados físicos (sólido, líquido, gasoso) e o fogo é a energia.

Demócrito e Leucipo:

Descreveram a matéria como uma concentração de minúsculas partículas ou "átomos". São tão pequenas que são indivisíveis.

Demócrito sustentava que os átomos se difericiam entre si pela forma s disposição, e estava num conta até movimento, em que se combinavam uns com os outros de modos diferentes.

Teoria do Flogisto:

Georg Ernst Stahl disse que flogisto seria uma substância imperceptível aos olhos dos homens e impossível de ser isolada, pois estaria sempre combinada com a terra presente nos corpos ou com o ar.

Flogisto era denominado como "espírito do fogo".

Aplicação do método de investigação:

Antonie Laurent Lavoisier notou a existência de outros gases presentes no ar.

1º ar desflogisticado - era o oxigênio (atualmente compõe 21% do ar atmosférico)

2º azoto - era o nitrogênio (atualmente compõe 78% do ar atmosférico)

Foi comprovado que o ar não é um elemento químico, mas sim a mistura de vários componentes, quebrando a teoria que o próprio Lavoisier não concordava, a do Flogisto, e ao mesmo tempo iniciando uma mova era dentro da química, esvaziando os conceitos místicos e metafísicos, servindo de base para a revolução industrial e científica.

Lavoisier comprovou que a água era composta por duas substâncias (oxigênio e hidrogênio) e passou a ser considerado o Pai da Química.

Retomada da ideia atômica da matéria:

Como não era possível comprovar a existência das partículas (descritas por Demócrito e Leucipo), Jean-Batiste Dumas se contrapõe aos conceitos atomistas, mas o John Dalton reviveu a ideia grega da existência de um elemento básico indivisível (átomo).

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Capítulo 5: Evolução dos modelos atômicos

Leis ponderais: são leis que falam das massas das substâncias que participam das reações químicas.

1. Lei da Conservação de Massa ou Lei de Lavoisier:

Antoine Lavoisier concluiu que a massa antes e depois de qualquer reação é sempre a mesma e que a soma das massas dos reagentes é igual a massa do produto.- “No interior de um recipiente fechado, a massa total não sofre variação, independente das transformações que ocorram”.

OBS: Na queima de algumas substâncias havia aumento da massa, enquanto que na queima de outras havia diminuição. Isso acontecia porque alguns processos aconteciam com absorção ou liberação de gases durante as reações.

2. Lei das Proporções Definidas ou Constantes de Prouts:

Joseph Louis Proust afirmou que uma substância pode ser proveniente de diferentes fontes naturais ou ser obtida por diversos processos. No entanto, seja qual for o método de obtenção, a substância terá sempre a mesma composição química fixa.

- “As substâncias reagem sempre na mesma proporção para formarem outra substância”.

OBS: A proporção das massas que reagem permance sempre constante.

Leucipo e Demócrito:

De acordo com Leucipo e Demócrito, os átomos eram as partículas com formatos e tamanhos distintos, e que cada substância teria um tipo específico de átomo, que daria a ela a forma que possuía. Ou seja, matéria é como um quebra-cabeça, em que cada uma das peças corresponderia a um átomo.

Dalton:

*Os átomos apresentam forma esférica, são maciços, indivisíveis e indestrutíveis;

*Um elemento químico é um conjunto de átomos com as mesmas propriedades;

*Os átomos de diferentes elementos químicos apresentam propriedades diferentes;

*Uma substância química composta é formada pela combinação de diferentes tipos de átomos;

*Substâncias químicas diferentes são formadas pela combinação de átomos diferentes.

Thomson:

*O átomo é uma esfera e é neutro;

*Como o átomo apresenta cargas negativas, logo, deve apresentar partículas positivas para que a carga final seja nula;

*Os elétrons não estão fixos ou presos no átomo;

*O átomo pode ser considerado como um fluido contínuo de cargas positivas e negativas;

*Como os elétrons que estão espalhados apresentam a mesma carga, existe entre eles uma repulsão mútua, o que faz com que estejam uniformemente distribuídos na esfera.

Ernest Rutherford (radioatividade):

Radiação alfa: formada por partículas positivas que eram atraídas pelo polo negativo

Partículas beta: partículas negativas que eram atraídas pelo polo positivo. Esta radiação tinha um poder de penetração maior que o da radiação alfa.

Gama: emissões radioativas que não eram atraída por nenhum dos polos. Esta é ainda mais energética que as outras radiações e não é constituída de partículas, mas seria formada por ondas eletromagnéticas. Além disso, não possui carga nem massa, assim, essa radiação não sofre interferência no campo elétrico.

Rutherford:

*Boa parte do átomo é vazio.

* Os elétrons estão localizados na eletrosfera.

*Existe no átomo uma pequena região onde esta concentrada sua massa (o núcleo).

*O núcleo do átomo deve ser positivo, o que provoca uma repulsão nas partículas alfa (positivas).

*Modelo Atômico semelhante ao Sistema Solar.

Bohr:

Os elétrons se movem em órbitas circulares, sendo que cada órbita apresenta um nível de energia para cada elétron. Quanto mais próximo do núcleo, menor a energia do elétron.

Nos níveis de energia só são permitidas certas quantidades de energia para o elétron e para passar de um nível de menor energia para um maior, o elétron absorve uma quantidade de energia. Quando isso ocorre, dizemos que o elétron realizou um salto quântico. Esse estado é instável e quando o elétron volta para o seu nível de energia original, ele libera a energia que havia absorvido na forma de onda eletromagnética.

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Capitulo 6:

simbologia:

A - número de massa

X ---- elemento químico

Z ------- número atômico

Número atômico = número de prótons = número de elétrons

Z = p = e

Número da massa = número de prótons + número de nêutrons

A = p + n

Todo átomo que contém a mesma quantidade de partículas positivas (prótons) e negativas (elétrons) é considerado neutro.

+1 (próton) -1 (elétron) = 0 (neutro)

* Átomos neutros são denominados íons.

Todo átomo que perde elétrons se transforma em íon positivo (cátion)

Todo átomo que ganha elétrons se transforma em íon negativo (ânion)

Semelhança atômica:

Isótopos: átomos com o mesmo número de prótons.

Isóbaros: átomos com o mesmo número de massa.

Isótonos: átomos com o mesmo número de nêutrons.

Isoeletrônicos: átomos ou íons com o mesmo número de elétrons.

Para determinar a quantidade de elétrons, é necessário verificar se, se trata de um átomo no estado fundamental ou de um íon. Se for um átomo no estado fundamental, a quantidade de elétrons será igual à quantidade de prótons, pois nessa condição, a carga total do átomo é nula. Por outro lado, no caso dos íons, a quantidade de elétrons será indicada pela sua carga. Se a carga é positiva, quer dizer que perdeu elétrons e se a carga for negativa, o átomo ganhou elétrons.

Postulado de Bohr: (hipótese não provada)

Os elétrons estão orbitando em órbita circular ao núcleo, mas essas órbitas sao quantizadas, ou seja, cada órbita vai requerer uma quantidade específica de energia pro elétron que está aí. Ele tem que ter exatamente aquela energia para estar ali. As órbitas mais afastadas do núcleo vão requerer mais energia dos elétrons, então quanto mais afastada mais energética é a camada. Um elétro não pode estar numa região entre dois níveis consecutivos, mas é possível passar de um nível para o outro.

Quantum é a quantidade de energia que um elétron precisa receber, de uma só vez, pra pular para outra camada .

Um corpo que emite radiação eletromagnética vai liberando o quantum, e como o elétron tem que liberar a quantidade energia de uma só vez, ele nunca vai poder cair no núcleo, assim destruindo a teoria de Rutherford.

Supondo que um elétron recebe uma quantidade de energia, ele vai pular para uma cama de energia mais externa, mas ele não aguenta ficar lá por muito tempo, pois recebeu a energia extra e não consegue segurar esse energia por muito tempo, então, logo logo ele vai liberar esse energia que recebeu voltando para sua camada de origem. Essa energia que ele liberou é a energia luminosa, denominado "Fotaum", E essa energia luminosa é exatamente o quantum.

Distribuição eletrônica: distribuição de elétrons na ela transfere