LIGAÇÕES QUÍMICAS

LIGAÇÕES QUÍMICAS

    São as ligações entre átomos.

   Os átomos ligam-se uns aos outros e formam as moléculasEssas diferentes composições formam os compostos químicos.

Relembrando :

ÁTOMO

é composto por:

A) Um núcleo — que é toda a massa do átomo (A) e é constituído de:

i. Prótons (constituídos de partículas carregadas positivamente)

ii. Neutrons (constituídos de partículas eletricamente neutras)

B) Elétrons — que giram em torno do núcleo (eletrosfera) em órbitas específicas e são constituídos de partículas carregadas negativamente.

Observação:

      Na maioria dos casos, o número de elétrons e prótons em um átomo é o mesmo, tornando o átomo de carga neutra. Os nêutrons são neutros. Seu propósito no núcleo é manter os prótons unidos. Em função de todos os prótons terem a mesma carga e naturalmente repelirem um ao outro, os nêutrons servem de "cola" para manter os prótons firmemente ligados ao núcleo.

 

A MOLÉCULA

a) é composta por um conjunto de átomos

b) cada átomo do conjunto possui, isoladamente, propriedades diferentes, por exemplo:

O ferro é um metal magnético, duro e de cor cinza;

O oxigênio é um gás de cor azulada

Ferro + Oxigênio = Ferrugem;

A Ferrugem é um pó de cor castanho-avermelhada.

O ÁTOMO NEUTRO

      É aquele que possui o número de elétrons orbitando igual ao número de prótons no núcleo. Assim, o átomo neutro apresenta uma estrutura ESTÁVEL.

       O número de prótons no núcleo determina o comportamento de um átomo. Por exemplo, se você combinar 13 prótons com 14 nêutrons para criar um núcleo e, então, fizer girar 13 elétrons em torno do núcleo, você obtém um átomo de alumínio. Se você agrupar milhões de átomos dessa maneira, obterá a substância chamada alumínio; com ela você pode criar latas, filmes e revestimentos. Todo o alumínio que você encontra na natureza é chamado alumínio-27. "27" é o número de massa atômica (a soma do número de nêutrons e prótons no núcleo). Se você pudesse separar um átomo de alumínio, colocá-lo em uma garrafa e fazê-lo voltar vários milhões de anos, ele ainda seria um átomo de alumínio. O alumínio-27 é chamado de átomo estável . Até cerca de 100 anos, pensava-se que todos os átomos eram estáveis como ele (http://ciencia.hsw.uol.com.br/radiacao-nuclear1.htm).

      Mas hoje se sabe que os gases nobres são as únicas substâncias formadas por átomos isolados, portanto os únicos átomos estáveis são os átomos que constituem os gases nobres.

     Por natureza, todos os sistemas tendem a adquirir a maior estabilidade possível, é por isso que existem as LIGAÇÕES QUÍMICAS, que nada mais são do que as ligações entre os átomos instáveis em busca da estabilidade.

     Sabemos que os elétrons giram em torno do núcleo, na eletrosfera, por meio de órbitas(geralmente ilustradas nos livros didáticos por linhas imaginárias).Cada órbita da eletrosfera é denominada CAMADA. ELETRÔNICA, ou NÍVEL.

     A representação universal das camadas eletrônicas consiste no seguinte:

a) São 7 camadas: K L M N O P Q

b) A equação utilizada para descriminar quantos elétrons cada camada possui é:

X = 2.n2 — Onde: X = número de elétrons

N = número quântico principal que corresponde àquela determinada camada.

Aplicando a equação teríamos:

K L M N O P Q

2 8 18 32 50 72 98

No entanto

      Cada camada eletrônica suporta um número máximo de elétrons. Os 110 elementos químicos conhecidos até agora contém os seguintes máximos para cada camada:

K L M N O P Q

2 8 18 32 32 18 2

    A quantidade de elétrons indica a quantidade de camadas que o átomo possui.

A CAMADA DE VALÊNCIA

    É a camada eletrônica mais externa, ou seja, a última camada da eletrosfera de um átomo. Em uma ligação química (ou ligação eletrônica), a camada de valência pode receber ou fornecer elétrons.

VALÊNCIA

     É o número de ligações que um átomo precisa fazer para adquirir uma configuração estável, como a configuração de um gás nobre.

     Com exceção do hélio, os gases nobres (listados na coluna 8ª da Tabela Periódica) apresentam oito elétrons na camada de valência, observe:

K L M N O P Q

He (Z = 2) 2

Ne (Z = 10) 2 8

Ar (Z = 18) 2 8 18 8

Kr (Z = 36) 2 8 18 18 8

Xe (Z = 54) 2 8 18 32 18 8

Rn (z = 86) 2 8 18 32 32 18 8

TEORIA DO OCTETO

      Surgiu com a associação entre estabilidade dos gases nobres e o fato de possuíram 8 elétrons na última camada.

     Para atingir uma situação estável, os átomos tendem a buscar uma estrutura eletrônica cuja camada de valência contenha 8 elétrons igual ao gás nobre que tenha o número atômico mais próximo.

      Os átomos menores em número de elétrons tendem a alcançar o dueto, ou seja, procuram conseguir dois elétrons na camada de valência como o hélio: (Z = 2), logo 1s2. É o caso do hidrogênio e do lítio.

       Por ser a última camada, quando dois átomos se encontram a camada de valência de um toca a camada de valência do outro. A observação dos átomos já conhecidos, permite estabelecer algumas regras para a ligação eletrônica:

1º quando um átomo tiver 8 elétrons na camada de valência, existira uma “estabilidade” e ele não se ligará a outros átomos. Por isso não se pode formar nenhum composto químico com os gases nobres hélio (He); neônio (Ne); argônio (Ar); criptônio (Kr); xenônio (Xe); e randônio (Rn).

2º Quando um átomo possuir menos de 8 elétrons na camada de valência, ele tende a “associar-se” a outros átomos para completar ou eliminar a camada incompleta.

3º Com 1, 2 ou 3 elétrons na última camada, o átomo procura eliminar.

4º Com 5, 6, 7 elétrons na camada de valência, a tendência é completar.

5º Com 4 elétrons na última camada, tanto faz eliminar ou completar, dependerá do elemento químico em questão.Existe, então, uma regra prática para verificar a distribuição eletrônica de um átomo. No entanto, é importante saber que essa regra tem muitas exceções.

       Levando-se em conta a representação universal das camadas (K L M N O P Q), distribui-se os elétrons do elemento químico, levando-se em conta a quantidade máxima de elétrons em cada camada, até chegar à camada de valência do elemento em questão.

Observe

Lembrando mais uma vez que o número atômico Z = nº de prótons, e que um átomo neutro possui nº de prótons = nº de elétrons, para um elemento cujo nº atômico é 20 (Z = 20) temos a seguinte representação:

Nº máximo

de e- 2 8 18 32 32 18 2

Camadas K L M N O P Q

20 Ca (Z=20) 2 8 ? ?

Colocando 2 na 1ª camada; mais 8 na segunda, na terceira camada, onde cabe 18 elétrons, você poderia colocar 10, dessa forma completaria a quantidade de elétrons que os átomos do cálcio possuem. No entanto, na última camada cabem apenas 8 elétrons. Se isso bastasse, talvez você pudesse escrever assim:

Nº máximo

de e- 2 8 18 32 32 18 2

Camadas K L M N O P Q

20 Ca (Z=20) 2 8 9 1

     No entanto, o mínimo de elétrons que pode ter em uma camada é 2, sendo assim, o correto no caso do cálcio (20Ca) é escrever:

Nº máximo

de e- 2 8 18 32 32 18 2

Camadas K L M N O P Q

20 Ca (Z=20) 2 8 8 2

 

Por: Pré-vestibular Humanista

A tabela periódica

      A tabela periódica surgiu para agrupar os elementos que tem propriedades químicas e físicas semelhantes, ou seja, ela organiza os metais, semimetais, não-metais, gases nobres, dentre outros, em grupos divididos de forma a facilitar a localização.

      Imagine só se não existisse esta tabela? É como entrar em uma livraria e não encontrar os livros separados em função de gêneros, o que faria com que gastássemos muito tempo procurando um livro de psicologia, por exemplo, o qual poderia estar entre os de administração ou engenharia.

      Nesta seção é possível ampliar seus conhecimentos com diversos conteúdos envolvendo as propriedades da Tabela e seus elementos. Aprenda quais os quesitos usados para o arranjo das famílias (períodos), que permitem não apenas verificar as características comuns de seus membros, mas também fazer previsões do que se tratam tais elementos. As principais famílias são:

Família I A: metais alcalinos

Família II A: metais alcalino-terrosos

Família III A: família do Boro

Família IV A: família do Carbono

Família V A: família do Nitrogênio

Família VI A: Calcogênios

Família VII A: Halogênios

Família 0: Gases Nobres

     Através da Tabela Periódica podemos saber sobre a massa atômica, número atômico e distribuição eletrônica dos átomos, sem falar das propriedades periódicas que são usadas para relacionar as propriedades dos elementos com suas estruturas atômicas. Entre essas propriedades temos: raio atômico, energia de ionização, eletroafinidade, eletronegatividade, densidade, temperatura de fusão e ebulição e volume atômico.

     A tabela periódica mostra a semelhança elementar, e através dela é possível saber as propriedades de um elemento baseando-se num membro pertencente à mesma família ou grupo. Observe o Grupo 2 da tabela periódica e veja porque os membros estão localizados próximos:

N° atômico Elemento Configuração eletrônica

4 Be 2 s2

12 Mg 3 s2

20 Ca 4 s2

38 Sr 5 s2

56 Ba 6 s2

88 Ra 7 s2

Observação: esta configuração equivale ao último subnível que recebeu elétrons.

       O grupo 2 A, também chamado de família dos Alcalinos Terrosos, abrange metais com distribuição eletrônica que termina no subnível s2. Apesar dos números atômicos dos elementos serem diferentes, o número de elétrons da camada de valência é o mesmo, e corresponde a 2. As configurações eletrônicas desses elementos são semelhantes e por isso são quimicamente parecidos, isto nos leva a Lei Periódica:

   "As propriedades físicas e químicas dos elementos são funções periódicas de seus números atômicos".

Estrutura da tabela

       Na tabela, os elementos estão arranjados horizontalmente, em seqüência numérica, de acordo com seus números atômicos, resultando o aparecimento de sete linhas horizontais (ou períodos). Cada período, com exceção do primeiro, começa com um metal e termina com um gás nobre. Os períodos diferem entre si no comprimento, sendo que alguns possuem apenas 2 elementos (período curto) e outros já contam com 32 elementos (período longo).

       Os grupos correspondem às linhas verticais, que foram agrupadas baseando-se nas estruturas similares da camada externa (como no exemplo do grupo 2). Em alguns desses grupos, os elementos estão relacionados tão intimamente em suas propriedades, que são denominados de famílias, por exemplo, o grupo 1 A é a família dos Metais Alcalinos.

         Estude a Tabela Periódica e aprenda tudo sobre todos os elementos químicos existentes!

Por Líria Alves

Graduada em Química

Equipe Brasil Escola

Os Números quânticos

      Os Números quânticos se definem como códigos matemáticos associados à quantidade de energia do elétron. Através desses números podemos caracterizar um átomo.




      Número quântico principal (n): se refere ao nível de energia em que os elétrons estão localizados, sendo que pode variar de 1 a 7, depende da camada em que se encontra. Essas camadas estão localizadas na eletrosfera atômica. Confira os valores de “n” na Tabela 1:

*Quantidade específica de elétrons para cada camada.






Número quântico secundário (ℓ): É referente aos subníveis (presentes nas camadas K, L, M...). Veja na Tabela 2 os valores de ℓ para cada subnível.

*Para cada subnível existe uma quantidade máxima de elétrons.




A distribuição eletrônica do átomo de Ouro (Au) nos ajudará com a interpretação das tabelas acima. Quais seriam os números quânticos para este átomo? Sabe-se que o número atômico é 79, utilizando o diagrama de Linus Pauling temos:

n = 6


ℓ = 2


De acordo com a Tabela 1,o número quântico principal (n) é 6, pois a última camada preenchida foi a P.
O número quântico secundário (ℓ) será 2, porque o último subnível a receber elétrons foi o d. Essa regra é referente à Tabela 2.






Por Líria Alves


Graduada em Química


Equipe Brasil Escola

ESTRUTURA DO ÁTOMO

1. ESTRUTURA DO ÁTOMO




       Como nós já vimos a Química é essa ciência que busca compreender os mistérios da matéria, e sabemos que essa matéria é formada por átomos.Então nossa aula de hoje vai falar um pouco de como é esse átomo (suaestrutura).
       Ao longo da história da química o modelo de átomo vem evoluindo, a princípio era uma bolinha (modelo de Dalton) depois veio Thomson e acrescenta a idéia de sub-partículas formando o átomo (modelo do pudim de passas) aonde teríamos uma massa pesada e positiva, e nela encravadas partículas negativas. Já com Rutherford o modelo mudou bastante, modelo que imita o sistema solar, teríamos um núcleo pesado,positivo e pequeno e ao redor uma região chamada de eletrosfera, onde estariam partículas de cargas negativas girando ao redor desse núcleo, é daqui o nosso ponto de partida para essa aula de estrutura do átomo.Então o átomo foi “dividido” em duas regiões bastante distintas núcleo e eletrosfera , no núcleo estão os prótons e nêutrons e na eletrosfera estão os elétrons. Essas partículas possuem carga e massa conforme a tabela abaixo.
carga elétrica


natureza valor massa


- núcleo - prótons positiva +1 1


átomo - nêutrons ----- 0 1


- eletrosfera – elétrons negativa -1 1/1840 @ 0


Como você pode perceber no núcleo se concentra a massa do átomo e ele apresenta carga positiva, já na eletrosfera a carga é negativa e os elétrons possuem uma massa desprezível.


Vamos supor que você queira imaginar o átomo, é importante ter uma noção do tamanho do núcleo em relação a eletrosfera, o núcleo é pelo menos 10 000 vezes menor que o tamanho do átomo podendo ser ainda menor dependendo do átomo em questão.Então o núcleo é uma região bem pequena que concentra praticamente toda a massa do átomo, portanto, muita massa num pequeno volume, podemos dizer que o núcleo é muito denso e claro positivo.


A eletrosfera é uma região imensa em relação ao núcleo, com pouca massa, portanto, a eletrosfera é pouco densa e negativa. Se você esta imaginando o átomo percebe que existe nele um grande vazio.


2. ELEMENTO QUÍMICO


O que será que identifica o elemento químico? O que diferencia o carbono do oxigênio?


O núcleo é um lugar bem guardado no interior do átomo (inatingível), nas reações químicas é a eletrosfera quem sofre mudanças. E também conhecemos na natureza átomos diferentes que apresentam o mesmo número de nêutrons, portanto, não será o número de nêutrons que identificará o elemento, mas sim o número de prótons. O número de prótons permanece constante sendo então responsável pelas características de cada elemento.


O que diferencia um elemento do outro é o número de prótons no seu núcleo.


2.1. Número Atômico(Z)-O número atômico (Z) é o número de prótons.


2.2. Elemento Químico-Elemento Químico é um conjunto de átomos com o mesmo número atômico.


Exemplos: Cálcio (Ca) : conjunto de átomos que possuem 20 prótons. eletrosfera


2.3. Número de Massa (A)- Como praticamente toda a massa do átomo se concentra no seu núcleo, chamamos de número de massa (A) a soma de prótons e nêutrons.


Um elemento possui 3 características


elemento - nº atômico (Z) Æ nº de prótons


químico - nº de massa (A) Æ prótons + nêutrons


- símbolo


Representação de um elemento
ZSi


A


A = número de massa


Z = número atômico


Si = símbolo do elemento


Obs.: o número de massa pode ser colocado a direita ou à esquerda.


Exemplo:
13Al


27


A=27 Z=13 p=13 e=13 n= 27 –13 = 14


obs.: para determinar o número de nêutrons n = A - Z


3. Isótopos, Isóbaros e Isótonos


3.1. Isótopos


Isótopos são átomos do mesmo elemento químico, portanto, apresentam o mesmo número de prótons, mas o número de massa e o número de nêutrons são diferentes.


Praticamente todos os elementos apresentam isótopos naturais ou artificiais.


Exemplo: 6C12 e 6C14


isótopos do hidrogênio (os isótopos do hidrogênio possuem nomes próprios)


prótio deutério trítio


1 H1 ,1H2,1H3


abundância 99,99% 0,01% traços3.2. Isóbaros


Isóbaros são átomos que apresentam o mesmo número de massa, e o número de prótons e de nêutrons diferentes.


Exemplo: 6C14 e 7N14


3.3. Isótonos


Isótonos são átomos que apresentam o mesmo número de nêutrons, e o número de prótons e de massa diferentes.


Exemplo: 5B11 e 6C12


Resumindo


Z A N


isótopos = ≠ ≠


isóbaros ≠ = ≠


isótonos ≠ ≠ =


4. Átomos e Íons


Todo átomo é eletricamente neutro, pois, possui o número de prótons igual ao de elétrons.


Quando um átomo no momento de uma ligação ganha ou perde elétrons (prótons ≠ elétrons) forma–se um íon.


Íons são partículas que possuem uma determinada carga.






Positivo + Æ p > e (doou elétrons)


Íons


Negativo - Æ p < e (recebeu elétrons)


O íon positivo é chamado de cátion.


O íon negativo é chamado de ânion.


e-






átomo de sódio cátion sódio


eletricamente neutro carga positiva (p > e)


11protóns = 11 elétrons 11 prótons e 10 elétrons e-


Átomo de cloro ânion cloreto


Eletricamente neutra carga negativa (p < e )


17 prótons = 17 elétrons 17 prótons e 18 elétrons


Se você observar os dois íons abaixo


13Al


3+ 8O2-


prótons = 13 prótons = 8


elétrons = 13 – 3 =10 elétrons = 8 + 2 =10


Como eles apresentam o mesmo número de elétrons são chamados de espécies isoeletrônicas.

SEPARAÇÃO DE MISTURAS HETEROGÊNEAS

01. SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES DE MISTURAS HETEROGÊNEAS




I - SÓLIDO - SÓLIDO

a) Catação: usando a mão ou uma pinça, separam-se os componentes sólidos.

b) Ventilação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de ar.

 

c) Levigação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de água. A levigação é usada, por exemplo, para separar areia e ouro: a areia é menos densa e por isso, é arrastada pela água corrente; o ouro, por ser mais denso, permanece no fundo da bateia.

d) Separação magnética: um dos sólidos é atraído por um ímã. Esse processo é utilizado em larga escala para separar alguns minérios de ferro de suas impurezas.

 e) Cristalização fracionada: todos os componentes da mistura são dissolvidos em um líquido que, em seguida, sofre evaporação provocando a cristalização separada de cada componente. A cristalização fracionada é usada, por exemplo, nas salinas para a obtenção de sais a partir da água do mar. A evaporação da água permite a cristalização de diferentes sais, sendo que o último a ser obtido é o cloreto de sódio (NaCl), usado na alimentação.

f) Dissolução fracionada: um dos componentes sólidos da mistura é dissolvido em um líquido. Por exemplo, a mistura sal + areia. Colocando-se a mistura em um recipiente com água, o sal irá se dissolver e a areia se depositar no fundo do recipiente, podendo agora ser separados pelos seguintes processos: a filtração separa a areia (fase sólida) da água salgada (fase líquida) e com a evaporação da água obteremos o sal.

g) Peneiração: usada para separar sólidos constituintes de partículas de dimensões diferentes. São usadas peneiras que tenham malhas diferentes. Industrialmente, usam-se conjuntos de peneiras superpostas que separam as diferentes granulações.

h) Fusão fracionada: Serve para separar sólidos, tomando por base seus diferentes pontos de fusão. Baseia-se, portanto, num aquecimento da mistura com controle da temperatura.


i) Sublimação: é usada quando um dos sólidos, por aquecimento, se sublima (passa para vapor), e o outro permanece sólido. Exemplo: sal e iodo ou areia e iodo (o iodo se sublima por aquecimento).


Obs.: As principais substâncias que podem ser separadas por sublimação são: o iodo, o enxofre e a naftalina (naftaleno).

Conceitos Básicos

QUÍMICA:

Ciência que estuda as substâncias, suas estruturas, suas propriedades e suas transformações químicas.

Ciência que estuda a matéria, as substâncias que a constituem e suas transformações.

MATÉRIA: Tudo que possui massa e ocupa lugar no espaço(misturas). Ex. madeira, granito, as plantas, o corpo humano, água, o ár., hematita(minério de ferro), etc.

CORPO: Porção limitada da matéria

Ex: tábua de madeira, pedaço de granito, barra de ferro, etc.

OBJETO: É um utensílio fabricado para ser útil ao homem.

Ex: mesa, cadeira, caderno, caneta, roupas, etc.

SUBSTÂNCIAS :São os diversos tipos de constituintes da matéria(moléculas). Ex. água(H2O),sal do mar (NaCl), açúcar sangüíneo (C6H12O6), sacarose (açúcar de cozinha) (C12H22O11)etc.

Divisão:

Simples - formada por átomos do mesmo elemento.

Composta- formada por mais de dois átomos (ou íons) diferente.

ELEMENTO QUÍMICO: É o nome dado a cada um dos diversos tipos de átomos. Ex: Hidrogénio, Hélio, Carbono, Cloro, Flúor, etc.

ÁTOMO: É a menor estrutura básica formadora das substâncias, constituídas essencialmente de prótons, nêutrons e elétrons.

MOLÉCULAS: Conjunto de átomos ou íons. Ex: H2O (formada por átomos), NaCl (formada por íons), etc.

MISTURAS: É a forma como encontramos a matéria na natureza (uma mistura de substâncias).

- As misturas podem ser: Homogêneas ou Heterogêneas)

SISTEMAS – é o nome dado a uma porção da matéria separa para efeito de estudo em laboratório.

Assim como as misturas os sistemas podem ser:

Sistemas Heterogêneos - Quando visualmente apresentam descontinuidade ou seja mais de uma fase.

Sistemas Homogêneos – Quando apresentam uma única fases, mesmo com auxílio de potentes microscópios, entre os constituintes da mistura (também chamada de soluções)

FASE: Cada porção visualmente uniforme do sistema ou mistura.

FENÔMENOS FÍSICOS E QUÍMICOS

Fenômeno Físico - dizemos que a matéria sofreu transformação física quando, analisando o resultado, constata-se que sua composição não sofreu alteração. Estes fenômenos são ditos também de reversíveis, ou seja podemos fazer o caminho de volta facilmente. Embora existam muitos fenômenos físicos para a química o que mais interessa são as mudanças de estado físico.

Ex.: Evaporação da água por aquecimento, basta resfriar-mos para termos ela líquida novamente.

As substâncias puras possuem propriedades físicas (fusão, ebulição, massa, densidade, dureza, etc.) bem definidas, sendo estas características usadas para diferenciar ou determinar a pureza de um sistema.

As mudanças de estado físico da matéria recebem nomes particulares:

Fenômeno Químico – quando a matéria sofre um fenômeno químico constata-se que houve mudança na sua composição. Estes fenômenos são ditos irreversíveis e as substâncias iniciais são denominadas reagentes, enquanto as formadas chamam-se produto da reação. As reações químicas ocorrida nos fenômenos químicos são representadas graficamente por equações químicas.

Ex.: Na queima do carvão, o carbono e o oxigênio são os reagentes e o gás carbônico o produto da reação.

TIPOS ESPECIAIS DE MISTURAS:

Na natureza a matéria é encontrada em forma de misturas ou seja uma “salada” de substâncias.

Existem misturas que se comportam como substâncias puras em algumas mudanças de estado físico, recebendo nomes especiais

Misturas Eutéticas – Comportam-se como substâncias puras durante a temperatura

de fusão (sólido para líquido – TF ). Ex.: Solda (estanho + chumbo), Gelo + sal de cozinha.

Misturas Azeotrópicas – Comportam-se como subs-tâncias puras durante a temperatura de ebulição (líquido para gasoso – TE ). Ex.: (Álcool 96% + água 4%).

Bibliográfia:

Ricardo Feltre, Antônio Sardela e Usberco - Salvador