ESPCEX QUIMICA by Editora Curso Caxias

1 a c i m í u Q EsPCEx

Apos la de Química para a EsPCEx. Elaborada pela Professora Carla Azevedo para o Curso Caxias e Editora Curso caxias. Carla Azevedo é graduanda em Química (UFSM) e ministra aulas em cursos preparatórios para área militar, pré-ves bulares e Ensino Médio desde 1997.

EsPCEx – Química 1

ÍNDICE O que vem a ser Química?................................................................................................................................. 1 Fenômenos......................................................................................................................................................... 7 Processo de Separação de Misturas................................................................................................................ 10 A Estrutura do Átomo ...................................................................................................................................... 13 O Modelo Atômico Atual ................................................................................................................................. 15 O Modelo Quântico ......................................................................................................................................... 23 Tabela Periódica dos Elementos ..................................................................................................................... 26 Exercícios Complementares ............................................................................................................................ 32 Exercícios Complementares ............................................................................................................................ 32 Ligações Químicas ............................................................................................................................................ 38 Ligações Covalente e Covalente Dativa .......................................................................................................... 41 Geometria Molecular ...................................................................................................................................... 48 Polaridade das Ligações................................................................................................................................... 50 Polaridade das Moléculas................................................................................................................................ 51 Bibliografia ....................................................................................................................................................... 54

ESPCEX

O que vem a ser Química? Uma das definições de Química encontradas em um dicionário é a seguinte: “Ciência que estuda a estrutura das substancias, correlacionando-a com as propriedades macroscó-picas, e se investigam as transformações destas substâncias.” (Novo Aurélio - Século XXI). Assim, podemos dizer que a Química é a Ciência que ocupa uma posição central, sendo fundamental em todos os campos do conhecimento humano. Assim, podemos dizer que a Química é a Ciência que ocupa uma posição central, sendo fundamental em todos os campos do conhecimento humano.

Conceitos Fundamentais

Teoria Atômica de Dalton

Matéria: tudo que ocupa lugar no espaço e tem massa. A matéria nem sempre é visível. O ar é um exemplo disso. Energia: na verdade, não existe uma definição satisfatória de energia. Contudo, pode-se afirmar que o conceito de energia está diretamente relacionado à realização de trabalho e ao fato de a energia provocar modificações na matéria, além de ser interconversível em suas várias formas. Massa: a quantidade de matéria que existe num corpo. Para determinação, usa-se um aparelho chamado balança.

Essa teoria possibilitaria, posteriormente, a criação do primeiro modelo do átomo e expressa, em termos gerais, o seguinte:

Quilograma (Kg) Grama (g) Miligrama (mg)

1000g ou 10 g 0 1g ou 10 g -3 0,001g ou 10 g

Volume: é a extensão de espaço ocupado por um corpo 3

m 3 dm ou L 3 cm ou mL

1000dm ou 1000L 3 1dm ou 1L -3 3 -3 10 dm ou 10 L

Temperatura: corpo e com a capacidade desse corpo de transmitir ou receber calor, relaciona-se com o estado de agitação das partículas que formam um corpo e com a capacidade desse corpo de transmitir ou receber calor.

A matéria é constituída de pequenas partículas esféricas, maciças indivisíveis denominadas átomos.

Um conjunto de átomos com as mesmas massas e tamanhos apresenta as mesmas propriedades e constitui um elemento químico. Elementos

químicos

diferentes

apresentam átomos com massas, tamanhos e propriedades diferentes. A

combinação

átomos

elementos diferentes, numa proporção de números inteiros, origina substâncias diferentes. Os átomos não são criados nem destruídos: rearranjados, substâncias.

são simplesmente originando novas

Densidade: é a relação (razão) entre a massa de um material e o volume por ele ocupado.

Constituição da Matéria Atualmente, não há dúvidas de que toda a matéria seja formada por minúsculas partículas, denominadas átomos. Essa idéia foi proposta pelos filósofos gregos Leucipo e Demócrito (400 a.C.). Em 1808, baseado em fatos experimentais, o cientista britânico John Dalton formula uma teoria atômica para explicar a constituição da matéria.

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Classificação da Matéria Substâncias: conjunto de átomos com as mesmas propriedades químicas. A classificação das diferentes substâncias é feita de acordo com sua composição. SUBSTÂNCIA PURA: tipo de matéria formada por unidades químicas iguais, sejam átomos, sejam moléculas, e por esse motivo apresentando propriedades químicas e físicas próprias. As substâncias puras podem ser classificadas como simples e compostas. SUBSTÂNCIAS SIMPLES: quando a substância é formada por um ou mais átomos de um mesmo elemento químico é classificada como substância pura simples ou, simplesmente, substância simples.

SUBSTÂNCIAS COMPOSTAS: quando a substância é formada por dois ou mais elementos químicos, ela é classificada como substância pura composta ou, simplesmente, substância composta. Exemplos: _____________________________________________ ____________________________________________ _____________________________________________ ____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________

Exemplos: _____________________________________________ ____________________________________________ _____________________________________________ ____________________________________________ _____________________________________________ ____________________________________________

_____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________

Mudanças de Estado Físico

Vaporização

MISTURA: é formada por duas ou mais substâncias, cada uma delas sendo denominada componente. Tipos de misturas: de acordo com o aspecto visual de uma mistura, podemos classificá-la em função do seu número de fases (cada uma das porções que apresenta aspecto visual homogêneo (uniforme), o qual pode ser contínuo ou não, mesmo quando observado ao microscópio comum). MISTURA HOMOGÊNEA ou SOLUÇÕES: toda mistura que apresenta uma única fase. Exemplos:

Mistura de gases é sempre HOMOGÊNEA.

_________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________

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MISTURA HETEROGĂ&#x160;NEA: toda mistura que apresenta pelo menos duas fases.

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Exercícios: O que vem a ser Química? 1. (Uepg 2013) Quanto às características das substâncias puras e das misturas, assinale o que for correto. 01) Misturas sólidas homogêneas não podem ser consideradas soluções. 02) Densidade e ponto de ebulição são propriedades que podem diferenciar uma substância pura de uma mistura. 04) O ponto de ebulição de uma substância pura não sofre a influência da pressão atmosférica. 08) Uma substância pura sempre constituirá um sistema monofásico. 16) Misturas azeotrópicas são misturas homogêneas com ponto de fusão constante. 2. (G1 - cps 2012) Nas cidades, o saneamento básico envolve o tratamento da água que será fornecida para a população, e este deve ser feito em uma estação de tratamento de água (ETA). Em uma das etapas desse processo, o gás cloro é borbulhado na água ocorrendo a reação química representada por:

Cl 2 + H2O → HCl + HClO Na reação dada, temos a) uma transformação física. b) quatro substâncias compostas. c) duas substâncias simples como produtos da reação. d) uma substância simples e três substâncias compostas. e) duas substâncias simples e duas substâncias compostas. 3. (Fuvest 2012) Na obra O poço do Visconde, de Monteiro Lobato, há o seguinte diálogo entre o Visconde de Sabugosa e a boneca Emília: - Senhora Emília, explique-me o que é hidrocarboneto. A atrapalhadeira não se atrapalhou e respondeu: - São misturinhas de uma coisa chamada hidrogênio com outra coisa chamada carbono. Os carocinhos de um se ligam aos carocinhos de outro. Nesse trecho, a personagem Emília usa o vocabulário informal que a caracteriza. Buscando-se uma terminologia mais adequada ao vocabulário utilizado em Química, devem-se substituir as expressões “misturinhas”, “coisa” e “carocinhos”, respectivamente, por: a) compostos, elemento, átomos. b) misturas, substância, moléculas. c) substâncias compostas, molécula, íons. d) misturas, substância, átomos. e) compostos, íon, moléculas.

4. (Ita 2012) A figura representa a curva de aquecimento de uma amostra, em que S, L e G significam, respectivamente, sólido, líquido e gasoso. Com base nas informações da figura é CORRETO afirmar que a amostra consiste em uma

a) b) c) d) e)

substância pura. mistura coloidal. mistura heterogênea. mistura homogênea azeotrópica. mistura homogênea eutética.

5. (G1 - ifce 2012) A tabela abaixo apresenta os valores de algumas propriedades físicas de 3 substâncias: Substância Álcool Acetona Naftalina

Temperatura de Fusão ºC - 114,5 - 94,8 80,2

Temperatura de Ebulição ºC 78,4 56,2 218,5

Densidade 3 g/cm 0,789 0,791 1,145

Analisando-se os dados contidos na tabela, é correto afirmar-se que a) a acetona evapora mais dificilmente que o álcool. b) as 3 substâncias encontram-se no estado líquido a 60 ºC. c) a pressão normal 1kg de água entraria em ebulição com maior dificuldade que 1kg de álcool. d) a densidade é a propriedade mais adequada, para distinguir o álcool da acetona. e) a naftalina, a temperatura ambiente, ficaria boiando na superfície da água.

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6. (G1 - utfpr 2012) Na Química, para se caracterizar um determinado material são utilizadas, dentre outras, quatro constantes físicas: ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade e solubilidade que constituem um “quarteto fantástico”. Em um laboratório, foram obtidos os dados da tabela abaixo, relativos a propriedades específicas de amostras de alguns materiais. Materiais A B C D

Massa (g) a

20 °C

(cm )

Temperatura de Fusão (°C)

115 174 74 100

100 100 100 100

80 650 – 40 0

Volume 3

Temperatura de Ebulição (°C) 218 1120 115 100

Considerando os dados da tabela, analise as afirmações seguintes. I. À temperatura de 25 °C, os materiais C e D estão no estado líquido. II. Massa e volume são propriedades específicas de cada material. III. Se o material B for insolúvel em D, quando for adicionado a um recipiente que contenha o material D ele deverá afundar. IV. Se o material A for insolúvel em D, quando for adicionado a um recipiente que contenha o material D ele deverá flutuar. V. À temperatura de 20 °C, a densidade do material C é igual a 0,74 g mL. Das afirmações acima, são corretas, apenas: a) I, III e V. b) II, III e IV. c) III, IV e V. d) I e V. e) I, III e IV. 7. (Ufsc 2011) Considere a curva de aquecimento de uma substância sólida até seu estado gasoso, em função do tempo, à pressão de 1 atmosfera.

De acordo com as informações do enunciado e com o gráfico acima, assinale a(s) proposição(ões) correta(s). 01) No tempo t2 coexistem sólido e líquido. 02) A temperatura T2 representa o ponto de ebulição da substância. 04) No intervalo de tempo t3 a t4, os estados líquido e vapor da substância coexistem a uma temperatura constante. 08) A curva de aquecimento mostra que a substância não é pura, mas sim, uma mistura homogênea simples. 16) O tempo t1 representa o início da vaporização da substância. 32) No intervalo de tempo t2 a t3, a substância se encontra no estado líquido a uma temperatura que varia de T1 a T2.

8. (Uepg 2011) Sobre a matéria, suas características e seu comportamento, assinale o que for correto. 01) Misturas homogêneas são monofásicas e chamadas de soluções. 02) A água é classificada como substância simples e tem seu ponto de ebulição dependente da altitude. 04) Uma mistura de dois compostos, que em condições ambiente são gases e encontram-se na forma pura, será sempre homogênea. 08) Nas misturas heterogêneas sólido-líquido, as fases podem ser separadas por processos como decantação, centrifugação e filtração. 16) Oxigênio (O2) e Ozônio (O3) são gases classificados como substâncias compostas.

9. (Ufla 2008) Considere os sistemas a seguir. Os sistemas I, II e III correspondem, respectivamente, a

mistura heterogênea, substância composta, mistura heterogênea. b) mistura homogênea, substância simples, mistura heterogênea. c) mistura homogênea, substância simples, mistura homogênea. d) mistura homogênea, substância composta, mistura heterogênea. a)

10. (G1 - cftmg 2008) As figuras a seguir constituem os sistemas fechados, nos quais as bolinhas representam átomos.

Considerando-se as ilustrações, as misturas são representadas por: a) I e II. b) III e IV. c) I, III e IV d) II, III e IV.

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11. (Uel 2007) Um rapaz pediu sua namorada em casamento, presenteando-a com uma aliança de ouro 18 quilates. Para comemorar, sabendo que o álcool é prejudicial à saúde, eles brindaram com água gaseificada com gelo, ao ar livre. Os sistemas: ouro 18 quilates, água gaseificada com gelo e ar atmosférico, são, respectivamente: a) Substância heterogênea, mistura heterogênea e mistura homogênea. b) Mistura heterogênea, mistura homogênea e substância homogênea. c) Substância homogênea, mistura heterogênea e mistura homogênea. d) Mistura homogênea, mistura heterogênea e mistura homogênea. e) Mistura heterogênea, substância homogênea e substância heterogênea. 12. (G1 - cftsc 2007) Observe as figuras a seguir, onde os átomos são representados por esferas e cada tamanho representa um átomo diferente. Depois, assinale a alternativa VERDADEIRA:

Nas figuras 1 e 2 encontramos somente substâncias simples. b) As figuras 1 e 3 representam misturas. c) Na figura 2 estão representados 14 elementos químicos. d) Durante uma mudança de estado físico, a temperatura permanece constante para as amostras representadas nas figuras 2 e 3. e) Na figura 3 estão presentes 6 substâncias. a)

Gabarito 1. 02 6. A 11. D

2. D 7. 38 12. D

3. A 8. 13

4. E 9. D

5. C 10. C

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FENÔMENOS: fenômeno é toda transformação ou acontecimento da natureza

FENÔMENOS FÍSICOS ou INTERMOLECULARES Transformações em que a estrutura íntima da matéria não se modifica. Ex.: ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________

FENÔMENOS QUÍMICOS ou INTRAMOLECULARES Transformações onde ocorre uma reação química: formam-se novas substâncias. Ex.: ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________

ALOTROPIA: quando um mesmo elemento é capaz de formar duas ou mais substâncias simples diferentes, dizemos que ocorre um fenômeno denominado alotropia. As substâncias simples diferentes denominam-se variedades alotrópicas do referido elemento. Exemplos: _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________

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Exercícios: Fenômenos 1. (Upe 2013) Uma turma de estudantes de uma escola participou de uma atividade denominada “Tudo o que se vê não é igual ao que a gente viu há um segundo” em um laboratório de uma universidade. Essa atividade envolvia a realização de quatro experimentos (I, II, III e IV). O relato dos procedimentos dessa atividade experimental está descrito a seguir: I. Submergiu-se uma palha de aço em uma solução de sulfato de cobre, e, rapidamente, a superfície desse material ficou com uma tonalidade vermelhoamarronzada. II. Arrastou-se um bastão de vidro no fundo do béquer contendo uma solução saturada de CuSO4, e, instantaneamente, observou-se uma rápida deposição de muitos cristais. III. Adicionou-se, sob agitação, magnésio em pó a um balão de destilação contendo uma solução de brometo de etila em éter etílico. Inicialmente, a mistura ficou heterogênea, com um tom cinza, mas, muito rapidamente, tornou-se límpida, incolor e transparente. IV. Transferiu-se um pequeno volume de ácido sulfúrico concentrado para um béquer comprido contendo um pouco (uma colher) de sacarose (C12H22O11). Imediatamente, verificou-se a produção de fumaça e a formação de um sólido preto que ocupou todo o volume da vidraria. Em quais desses experimentos transformação química? a) I e II, apenas. b) I e IV, apenas. c) II e III, apenas. d) III e IV, apenas. e) I, III e IV, apenas.

ocorreu

uma

2. (G1 - ifsp 2012) Alguns fenômenos envolvendo a matéria liberam energia, outros requerem o fornecimento de energia para ocorrer e podem ser de natureza física ou química. O fenômeno da combustão está envolvido em diversos processos industriais. Sobre a combustão, pode-se afirmar que é um fenômeno a) químico endotérmico, pois a matéria produzida é menos estável do que a que sofreu combustão. b) químico endotérmico, pois envolve geração de calor. c) físico, porque não altera a composição da matéria combustível. d) químico exotérmico, pois libera mais energia do que a necessária para desencadear esse fenômeno. e) físico, uma vez que não envolve reação química. 3. (G1 - cftmg 2012) Para iniciar o preparo de um bolo de maçã, uma dona de casa acendeu a chama de um forno a gás, usando fósforos. Em seguida, descascou e cortou as maçãs, acrescentando-as à mistura da massa já preparada, levando-a para o forno pré-aquecido. Com o passar do tempo, o volume do bolo expandiu devido ao fermento adicionado e, após o período de cozimento, a dona de casa retirou o bolo para servir um lanche que seria acompanhado de sorvete. Ao abrir a geladeira, verificou que o mesmo estava derretendo.

Após o lanche, recolheu as sobras das maçãs, em processo de escurecimento, para descartá-las. As sequências destacadas respectivamente, a fenômenos a) químico, físico, físico e físico. b) físico, físico, químico e químico. c) físico, químico, químico e físico. d) químico, químico, físico e químico.

correspondem,

4. (G1 - utfpr 2012) Observe atentamente os processos cotidianos abaixo: I. A secagem da roupa no varal; II. A queima do carvão; III. A filtração da água pela vela do filtro; IV. Enferrujamento de uma peça de ferro; V. Azedamento do leite. Constituem fenômenos químicos: a) II e V apenas. b) II, IV e V apenas. c) I, III e IV apenas. d) I, II e III apenas. e) I, II, III, IV e V. 5. (G1 - utfpr 2012) processos abaixo:

Observe atentamente os

I. Efervescência ocorrida ao se colocar água oxigenada sobre um ferimento. II. A imagem de uma célula é ampliada por um microscópio. III. Combustão do álcool no motor de um automóvel. IV. A luz do sol incide sobre um espelho e é refletida. V. Palha de aço umedecida passando, com o tempo, de acinzentada para avermelhada. Constituem fenômenos químicos: a) I e III apenas. b) II, IV e V apenas. c) I, III e V apenas. d) I, II e III apenas. e) I, II, III, IV e V. 6. (G1 - utfpr 2011) Muitos dos fenômenos químicos e físicos que ocorrem diariamente têm implicações na vida humana. Fenômenos como a digestão, corrosão metálica, combustão, evaporação, etc são de importância econômica, biológica e industrial. A alternativa que relaciona somente fenômenos químicos é: a) digestão, evaporação, enferrujamento metálico. b) digestão, combustão, fotossíntese. c) amassamento de uma lata, chuva, digestão. d) amassamento de uma lata, evaporação, amassar uma folha de papel. e) digestão, fotossíntese, chuva.

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7. (Ufsc 2010) O alambique tem sido utilizado desde tempos remotos. É um equipamento empregado na obtenção de aguardente (contendo etanol), pela destilação do caldo de cana-de-açúcar fermentado. O bagaço da cana-de-açúcar faz parte da biomassa que sobra na produção de etanol, seja em alambiques ou em usinas de etanol combustível. Alternativamente, novas tecnologias estão estudando o uso da biomassa para produção do “etanol de segunda geração” e, neste caso, a degradação da celulose poderá fornecer os açúcares necessários para a fermentação. Com relação às informações acima, identifique se são verdadeiras (V) ou falsas (F) as afirmativas a seguir. ( ) A fermentação da cana-de-açúcar é um exemplo de fenômeno físico. ( ) Se as capacidades de dois alambiques estão na razão de 3/5 e o primeiro destila 45.000 litros de etanol por ano, então o segundo destilará 75.000 litros por ano. ( ) Na destilação do caldo de cana fermentado o etanol sofre ebulição. ( ) A massa molar do etanol (C2H6O) é igual a 46,06 1 g.mol . Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. a) F – V – F – F b) F – V – V – V c) V – V – F – V d) V – F – V – F 8. (Pucpr 2010) Os fenômenos a seguir são exemplos de fenômenos químicos: I. O vinho, que é transformado em vinagre pela ação da bactéria Acetobacter acetil. O leite, que é transformado em coalhada pela a ação dos microorganismos Lactobacillus bulgaricus e Streptococcus themophilus. II. A planta captura CO2 da atmosfera e o transforma em seiva, liberando O2. III. O processo de digestão dos alimentos. IV. O ímã atrai a limalha de ferro sob a ação magnética. V. É possível transformar o metal cobre em fios e em lâminas. a) Apenas as assertivas I e II estão corretas. b) Apenas a assertiva I está correta. c) Todas as assertivas estão corretas. d) Apenas a assertiva II está correta. e) Apenas as assertivas I, II e III estão corretas.

Gabarito 1. E 6. B

2. D 7. B

3. D 8. E

4. B

5. C

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Processo de SeparaĂ§ĂŁo de Misturas