0. Módulo Inicial

1. 0. Módulo Inicial a) Materiais b) Soluções c) Elementos químicos

2. a) Materiais a.1) Qual a sua origem? • Transformando física e quimicamente as matérias-primas é possível obter novos materiais, com novas propriedades, como os plásticos, os detergentes, os medicamentos, etc. • Os materiais são, assim, subdivididos em duas categorias:

3. Natural É o tipo de material encontrado em bruto na Natureza, como por exemplo o carvão, o petróleo, os minerais, a água, o ar, as rochas, a lã ou o algodão. Material Sintético/Artificial É o que resulta de transformações realizadas através de processos em que há intervenção humana.

4. Exemplos de materiais Naturais

5. Exemplos de materiais Sintéticos/Artificiais medicamentos

6. a.2) Qual a constituição e composição? • Todos os materiais são formados por apenas uma substância ou mistura de substâncias. • As misturas de substâncias podem ser classificadas conforme o seu aspecto é uniforme ou não uniforme. • Exemplos de misturas de substâncias: ar, areia, sangue, aço, granito, manteiga, coca-cola.

7. Classificação das misturas de substâncias • Homogénea Apresenta aspetouniforme e não é possível distinguir, mesmo com um microscópio, os constituintes dessa mistura. Só tem uma fase. Exemplos: ar, aço e água de mesa. • Heterogénea Apresenta aspetonão uniforme e é possível distinguir alguns ou todos os seus componentes da mistura a olho nu. Tem duas ou mais fases. Exemplos: areia, granito, coca-cola.

8. Coloidal Estas misturas apresentam um aspetohomogéneo a nível macroscópico, mas têm um aspecto não uniforme quando observadas ao microscópio, são portanto heterogéneas. Exemplos: leite, manteiga e sangue.

9. Unidades estruturais da matéria • Átomo Partícula base de todas as substâncias e materiais. Formado por núcleo (com protões e neutrões) e pela nuvem eletrónica(eletrões). • Molécula Os átomos podem associar-se (ligar-se) das mais variadas formas, formando uma infinidade de conjuntos diferentes. • Ião Quando um átomo ganha ou perde eletrões o número de protões deixa de ser igual ao de eletrões, passando a ter carga.

10. Classificação das substâncias • Elementares São substâncias que apresentam um só tipo de átomo, quer a sua unidade estrutural seja átomo ou molécula. Exemplos: unidade estrutural átomo – Fe, Al, Au, Ne, He; unidade estrutural molécula – O2, N2, P4, H2 . • Compostas As unidades estruturais são moléculas e estas possuem, pelo menos, dois tipos diferentes de átomos. Exemplos: H2O, CO2, CH4, NH3.

11. Materiais Mistura de substâncias Substância Elementar Composta Homogénea Heterogénea Coloidal Unidade estrutural: átomo ou molécula. Ex.: Ne, He, O2, N2, O3, P4 Unidade estrutural: iões ou molécula. Ex.: NaCl, KBr, H2O, NH3, C6H12O6, CO2 Ex.: Granito, areia, coca-cola. Ex.: Ar, aço, água potável, bronze. Ex.: Sangue, leite, nevoeiro.

12. Mudanças de estado físico Condensação Ponto de ebulição Vaporização Sublimação Solidificação Fusão Ponto de fusão

13. b) Soluções b.1) Quais e quantos componentes? Solução – É uma mistura homogénea de duas ou mais substâncias (solvente e soluto ou solutos) que constituem uma só fase. • Solvente – É o componente da mistura que satisfaz, pela ordem indicada, uma das seguintes condições: • ter o mesmo estado físico da solução; • maior quantidade de substância; • o mais volátil.

14. Soluto – É o componente da mistura que satisfaz, pela ordem indicada, uma das seguintes condições: • não ter inicialmente o mesmo estado físico da solução; • ter menor quantidade de substância do que o solvente. b.2) Composição quantitativa de soluções A composição quantitativa de uma solução traduz as proporções dos constituintes que fazem parte dessa solução e pode ser expressa por relações diversas como a concentração mássica.

15. Concentração mássica Massa de soluto m c = Concentração mássica V Volume de solução • A unidade SI (Sistema Internacional) de massa é o quilograma (kg) e de volume é o metro cúbico (m3). Logo, a unidade SI de concentração mássica será kg/m3. No entanto, a unidade mais utilizada é o g/dm3, que é equivalente a g/L.

16. Exercícios: 1 - Considera uma solução de cloreto de sódio 2,082 g deste sal em 250 cm3 de solução. Calcula a concentração em g/dm3. Solução: 8,33 g/dm3 2 -Ex. 0.21 do Manual pág. 45

17. c) Elementos químicos c.1) O que são? • O modelo atómico atualconsidera que o átomo é constituído por: • Núcleo atómico – zona mais central do átomo formado por dois tipos de partículas: • protões (carga eléctrica positiva) • neutrões (sem carga eléctrica) Sensivelmente a mesma massa • Nuvem electrónica– zona fora do núcleo, ocupando um espaço muito maior do que o núcleo, onde se movem os electrões. Partículas com carga eléctrica negativa e com massa muito inferior à dos neutrões e protões.

18. Tamanho das diferentes partículas Repare que o núcleo ocupa, apenas, 1/10.000 do tamanho total do átomo. Se um átomo ocupasse 10.000 m (10 km), o núcleo teria, apenas, 1 m. Num átomo “quase tudo é espaço vazio”.

19. c.2) Como se caracterizam os átomos dos diferentes elementos • Número atómico (Z) • Cada elemento tem o seu próprio número atómico (valor inteiro) que é igual ao número de protões. • Átomos de elementos diferentes têm, obrigatoriamente, número atómico diferente. • Num átomo o número de protões é igual ao número de eletrões.

20. Número de massa (A) • Cada átomo de um elemento tem o seu próprio número de massa que indica o número total de nucleões (protões e neutrões). • O mesmo elemento pode apresentar átomos diferentes (no número de massa), pois podem ter número de neutrões diferentes (isótopos). Número de massa (n+p) Símbolo do elemento químico A Número atómico (p) X Z

21. Exemplos: Elemento: N.º de protões: N.º de neutrões: N.º de eletrões: Cálcio 40 20 20 - = 20 20 Elemento: N.º de protões: N.º de neutrões: N.º de eletrões: Oxigénio 2- 2 2- 8 8 8 40 16 O Ca + = 10 Nota: significa que este anião tem mais 2 electrões do que protões. A carga de um ião é o “saldo” global entre cargas + (protões) e cargas – (electrões). 8 20

22. c.3) O que são isótopos • Existem átomos do mesmo elemento químico (mesmo Z) que apresentam diferentes números de massa por terem diferentes números de neutrões. • Estes átomos são designados por isótopos(iso = o mesmo ; topo = lugar ; isótopo = o mesmo lugar na T.P.) • A maioria dos elementos químicos apresenta isótopos. 3 1 2 • Exemplos de isótopos: H H H 1 1 1 prótio (H) deutério (D) trítio (T)

23. c.4) Massa atómica relativa (Ar) • A massa de um átomo é quase toda devida aos nucleões. • As massas de protões e neutrões são idênticas e muito pequenas (  1,7 x 10-27 kg). • Logo, as massas dos átomos, em quilogramas, são valores muito pequenos. • Como não é prático o uso do quilograma como unidade de massa para átomos , arranjou-se outro termo de comparação. • Massa atómica relativa (Ar) – Indica o número de vezes que a massa de um átomo é maior do que a massa-padrão.

24. Massa-padrão - Atualmenteo padrão de referência corresponde a 1/12 da massa do átomo de carbono-12 (12C). No passado esta comparação já foi feita com o átomo de hidrogénio. • A Massa atómica relativa, valor que pode ser retirado da T.P., é uma média “pesada ou ponderada” das massas isotópicas relativas dos isótopos desse elemento. • Exemplo: Ar( ) = 6,051; Abundância relativa = 7,98 % • Ar( ) = 7,016; Abundância relativa = 92,02 % 6 7 Li Li 3 3 • Ar (lítio) = 6,051 x 7,98 + 7,016 x 92,02 = 6,939 • 100

25. c.5) Massa molecular relativa (Mr) • Conhecidas as massas atómicas relativas dos átomos que constituem a molécula, é possível determinar a massa molecular relativa (Mr). • Exemplo: Calcular Mr do ácido sulfúrico, H2SO4, considerando as seguintes massas atómicas relativas: Ar(H) = 1,00; Ar(O) = 16,0; Ar(S)= 32,1 • Resolução: Mr(H2SO4) = 2 x 1,00 + 32,1 + 4 x 16,0 = 98,1

26. c.6) Organização dos elementos • Os elementos químicos atualmenteconhecidos estão organizados numa tabela, Tabela Periódica, dispostos pela ordem do número atómico correspondente.

27. Período - Conjunto de elementos dispostos na mesma linha horizontal. Ao longo do período o número atómico aumenta e as propriedades dos elementos variam regular e continuamente (a T.P. tem 7 períodos). • Grupo – Conjunto de elementos dispostos na mesma linha vertical ou coluna. Estes elementos apresentam comportamento químico e propriedades semelhantes (a T.P. tem 18 grupos).

28. c.7) Representação das substâncias • Todas as substâncias são representadas simbolicamente por fórmulas químicas. • Nas fórmulas, além dos símbolos dos elementos, figuram índices numéricos que traduzem o número de átomos de cada elemento que constitui a unidade estrutural da substância representada. Nomenclatura dos compostos inorgânicos • Na escrita das fórmulas dos compostos iónicos, coloca-se primeiro o símbolo ou fórmula do catião e depois o símbolo ou fórmula do anião, com índices tais que a soma das cargas elétricas(que não se escrevem) seja nula.

29. Exemplo: Al3+ Al(HO)3 HO- HO- HO- +3 -3 = 0 Na escrita do nome do composto começa-se do anião, HO- (hidróxido), para o catião, Al3+ (alumínio). Ficando, neste caso, hidróxido de alumínio.