PROPRIEDADES DA MATÉRIA

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1 Química Revisão Aula 2 1 os anos Décio ago/09 Nome: N o : Turma: PROPRIEDADES DA MATÉRIA Objetivo O objetivo dessa ficha é revisar alguns dos tópicos trabalhados no 1º semestre. As dúvidas devem ser encaminhadas por até o dia 11/08/2009. Não se esqueça de colocar no o seu nome e o título RevMatéria. Conceitos básicos A matéria é formada de partículas denominadas átomos. a) Partículas fundamentais O átomo tem duas regiões: núcleo: região central, pequena e positiva contendo os prótons (p) e os nêutrons (n); eletrosfera: região quase vazia que envolve o núcleo contendo os elétrons (e). Partículas Carga elétrica Valor Natureza relativo Massa relativa Próton Positiva +1 1 Nêutron Não existe 0 1 Elétron Negativa 1 1/1840 m p = massa de 1 próton m n = massa de 1 nêutron m e = massa de 1 elétron A massa do átomo está quase toda concentrada no núcleo. m p = m n m p = m e Átomo neutro p = e Na p = 11; e = 11. b) Núcleo atômico (Z) É o número de prótons existentes no núcleo: Z = p.

2 c) Número de massa (A) É a soma do número de prótons com o número de nêutrons: A = Z + n. d) Representação do núcleo A Z X Na Z = 11, A = 23. e) Isótopos: igual Z, diferentes A e n 1 H H 3 1 H hidrogênio deutério trítio f) Isóbaros: igual A, diferentes Z e n Ar Ca g) Isótonos: igual n, diferentes Z e A B 5 6 B n = 6 n = 6 Camada ou nível de energia Órbita: trajetória circular do elétron em volta do núcleo. A energia do elétron em uma camada é constante. Número máximo de elétrons nas camadas K L M N O P Q K L M N O Q Exemplo: 56 Ba camada de valência: última camada Algumas regras para a distribuição dos elétrons em camadas para os elementos representativos (famílias 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 e 18): Na camada de valência, não pode haver mais de 8 elétrons; Na camada anterior à de valência, colocar 8 ou 18 elétrons. 2

3 Teorias ou modelos para explicar a constituição da matéria a) Teoria dos quatro elementos: Empédocles-Aristóteles Toda matéria era formada por quatro elementos: água, terra, fogo e ar, ou seja, toda matéria seria constituída pela combinação desses quatro elementos em diferentes proporções. b) Teoria atômica de Leucipo e Demócrito Toda matéria era formada por átomos e vazio. As diferentes propriedades dos materiais seriam explicadas pelas diferenças de tamanho, forma e movimento dos átomos. c) Teoria atômica de Dalton (1808): teoria da bola de bilhar Essa teoria foi baseada em fatos e evidências experimentais. 1. A matéria é formada de pequenas partículas esféricas maciças e indivisíveis denominadas átomos (bolinhas). 2. Átomos de um mesmo elemento têm massas e tamanhos iguais. 3. Átomos de elementos diferentes têm massas e tamanhos diferentes. 4. Substância é formada pela combinação de átomos numa proposição de números inteiros e pequenos. 5. Numa reação química, os átomos não são criados nem destruídos. d) Teoria atômica de Thomson (1897): modelo do pudim de passas Essa teoria foi derivada a partir da utilização do tubo de raios catódicos (descoberta do elétron). O átomo, segundo Thomson, deveria ser formado por uma esfera de carga elétrica positiva, possuindo, em sua superfície, elétrons incrustados para neutralizar a carga positiva. Aplicando uma voltagem elevada, temos a saída de partículas negativas do cátodo, chamadas de elétrons. 3

4 e) Teoria atômica de Rutherford (1911): modelo planetário Essa teoria foi baseada na experiência da dispersão da radiação alfa por uma lâmina fina de ouro. O átomo não é maciço, apresentando mais espaço vazio do que preenchido. A maior parte da massa do átomo se encontra numa pequena região central (núcleo) dotada de carga positiva, onde estão os prótons. Na região ao redor do núcleo (eletrosfera), estão os elétrons em movimento. A contagem do número de radiações que atravessa e ricocheteia permite fazer uma estimativa de que o diâmetro do átomo é cerca de dez mil vezes maior que o diâmetro do núcleo. A experiência mostrou que a maioria das partículas alfa atravessava a folha. Apenas algumas poucas eram desviadas ou ricocheteavam. Assim, os átomos não poderiam ser maciços, pois as partículas alfa não conseguiriam atravessá-los. f) Teoria atômica de Bohr (1913) Essa teoria foi baseada nos espectros atômicos ou de linhas das substâncias (a luz se decompõe ao atravessar um prisma). Nos átomos, os elétrons se movimentam ao redor do núcleo em trajetórias circulares, denominadas camadas ou níveis. Cada um desses níveis possui um valor determinado de energia, isto é, a energia é quantizada. Um elétron pode passar de um nível para outro de maior energia desde que absorva energia externa (energia elétrica, luz, calor etc.). Quando isso acontece, dizemos que o elétron foi excitado. O retorno do elétron ao nível inicial é acompanhado da liberação de energia na forma de ondas eletromagnéticas (luz visível, ultravioleta, calor etc.). 4

5 Exercícios de fixação 1. (UFRN) Utilizadas em circuitos elétricos, as fotocélulas (ver esquema abaixo) são dispositivos que geram e permitem a passagem da corrente elétrica apenas quando recebem iluminação. Funcionam, portanto, como interruptores de corrente acionados pela luz, sendo utilizadas em máquinas fotográficas, alarmes antifurto, torneiras automáticas e portas de supermercado. No polo negativo da fotocélula, existe uma camada metálica que facilmente libera elétrons pela ação da luz. O metal mais indicado para a construção dessa camada é o: a) potássio. b) sódio. c) lítio. d) frâncio. 2. (UFSM) A questão a seguir refere-se à visita de Gabi e Tomás ao supermercado com o objetivo de cumprir uma tarefa escolar. Convidamos você a esclarecer as dúvidas deles sobre a Química no supermercado. Um pacote apresentava alguns pregos enferrujados. Diante desse fato, Gabi e Tomás elaboraram três afirmativas. Assinale verdadeiro (V) ou falso (F) em cada uma delas. ( ) O número máximo de elétrons que um átomo do quarto nível pode apresentar é 18. ( ) A configuração eletrônica do cátion Fe 3+ é ( ) O quarto nível é o mais energético para o átomo de Fe 0. A sequência correta é: a) F, F, V. b) V, F, V. c) F, V, F. d) V, V, F. e) V, V, V. 5

6 3. (UFSM) Analise as seguintes afirmativas: I. Isótopos são átomos de um mesmo elemento que possuem igual número atômico e diferente número de massa. II. O número atômico de um elemento corresponde ao número de prótons no núcleo de um átomo. III. O número de massa corresponde à soma dos números de prótons e elétrons de um elemento. Está(ão) correta(s): a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas I e II. e) apenas II e III. 4. (UFRJ) O íon Fe 2+, que faz parte da molécula de hemoglobina e integra o sistema de transporte de oxigênio no interior do corpo, possui 24 elétrons e número de massa igual a 56. O número atômico e o número de nêutrons desse íon correspondem, respectivamente, a: a) Z = 26 e n = 30. b) Z = 24 e n = 30. c) Z = 24 e n = 32. d) Z = 30 e n = 24. e) Z = 26 e n = 32. Texto para a próxima questão. (UEL) A teoria corpuscular da matéria é fundamental no pensamento científico. Suas origens remontam à Grécia do século V a.c., quando Leucipo e Demócrito formularam algumas proposições sobre a natureza da matéria, resumidas a seguir: A matéria é constituída de átomos, pequenas partículas (corpúsculos) indivisíveis, não constituídas de partes. Os átomos podem variar quanto à forma. Os átomos estão em movimento desordenado, constante e eterno. Tais proposições tinham como objetivo fornecer elementos para uma explicação lógica do funcionamento do mundo. Por exemplo, de acordo com os filósofos gregos, a água se espalha sobre uma superfície plana porque seus átomos seriam esféricos e lisos, rolando uns sobre os outros; os átomos dos corpos sólidos seriam ásperos ou dotados de pontas e ganchos que os prenderiam uns aos outros. 6

7 5. Como toda teoria científica, a teoria corpuscular evoluiu com o tempo, à medida que novos conhecimentos eram adicionados ao pensamento científico. Comparando as ideias formuladas pelos gregos com aquelas atuais a respeito da constituição da matéria, qual das afirmações é incorreta? a) A palavra átomo é, ainda hoje, apropriadamente utilizada para designar uma partícula indivisível, não constituída de partes. b) Atualmente, a noção de carga elétrica está associada à ideia de partículas eletricamente positivas, negativas e neutras. c) O átomo de água, conforme proposto pelos gregos, corresponde hoje à molécula de água. d) As moléculas são constituídas por átomos. e) Atualmente, se conhece uma grande variedade de partículas subatômicas, como prótons, elétrons e nêutrons. 6. (UERJ) Em 1911, o cientista Ernest Rutherford realizou um experimento que consistiu em bombardear uma finíssima lâmina de ouro com partículas α, emitidas por um elemento radioativo, e observou que: a grande maioria das partículas α atravessava a lâmina de ouro sem sofrer desvios ou com desvios muito pequenos; uma em cada dez mil partículas α era desviada para um ângulo maior que 90º. Com base nas observações acima, Rutherford pôde chegar à seguinte conclusão quanto à estrutura do átomo: a) o átomo é maciço e eletricamente neutro. b) a carga elétrica do elétron é negativa e puntiforme. c) o ouro é radioativo e bom condutor de corrente elétrica. d) o núcleo do átomo é pequeno e contém a maior parte da massa. 7. (UFPE) Isótopos radioativos de iodo são utilizados no diagnóstico e no tratamento de problemas da tireoide e, em geral, ministrados na forma de sais de iodeto. Os números de prótons, nêutrons 131 e elétrons no isótopo 131 do iodeto-modelo 53 I são, respectivamente: a) 53, 78 e 52. b) 53, 78 e 54. c) 53, 131 e 53. d) 131, 53 e 131. e) 52, 78 e 53. 7

8 8. (PUC-RJ) Um íon X -1 tem 18 elétrons e 20 nêutrons. Portanto, o elemento X possui: a) número atômico 17. b) 18 prótons. c) 19 elétrons. d) 19 nêutrons. e) número de massa (UFMG) Em relação aos íons K + e Cl -, é incorreto afirmar que: (Dados: números atômicos: K = 19; Cl = 17; Ar = 18.) a) ambos apresentam o mesmo número de elétrons que o átomo de argônio. b) o ânion Cl - é maior que o átomo neutro de cloro. c) o átomo neutro de potássio absorve energia para se transformar no cátion K +. d) um elétron é transferido do Cl - para o K + quando esses íons se ligam. 10. (UFF) Avaliando seus conhecimentos relativos a conceitos básicos para o estudo do átomo, alguns estudantes de Química analisam as seguintes afirmativas: I. Átomos isótopos são aqueles que possuem mesmo número atômico e números de massa diferentes. II. O número atômico de um elemento corresponde à soma do número de prótons com o de nêutrons. III. O número de massa de um átomo, em particular, é a soma do número de prótons com o de elétrons. IV. Átomos isóbaros são aqueles que possuem números atômicos diferentes e mesmo número de massa. V. Átomos isótonos são aqueles que apresentam números atômicos diferentes, números de massa diferentes e mesmo número de nêutrons. Esses estudantes concluem, corretamente, que as afirmativas verdadeiras são: a) I, III e V. b) I, IV e V. c) II e III. d) II, III e V. e) II e V. 8

9 11. (UFSM) A alternativa que reúne apenas espécies isoeletrônicas é: a) 7 N 3-, 9 F -, 13 Al 3+. b) 16 S 0, 17 Cl -, 19 K +. c) 10 Ne 0, 11 Na 0, 12 Mg 0. d) 20 Ca 2+, 38 Sr 2+, 56 Ba 2+. e) 17 Cl -, 35 Br -, 53 I (Fuvest) As espécies Fe 2+ e Fe 3+, provenientes de isótopos distintos do ferro, diferem entre si quanto ao número: a) atômico e ao número de oxidação. b) atômico e ao número de nêutrons. c) de prótons e ao número de elétrons. d) de elétrons e ao raio iônico. e) de prótons e ao número de nêutrons. 13. (Fatec) Os íons representados a seguir apresentam: K e Ca a) mesma massa. b) mesmo raio iônico. c) mesma carga nuclear. d) mesmo número de elétrons. e) mesma energia de ionização. 14. (Fatec) Os íons Ca 2+ e Pb 2+ possuem: (Dados: número atômico: Ca = 20; Pb = 82.) a) mesmo número de prótons e elétrons. b) mesmo número de prótons e nêutrons. c) mesma carga nuclear e diferentes massas atômicas. d) igual soma de número de prótons e nêutrons. e) igual diferença entre número de prótons e elétrons. 15. (PUC-Campinas) O silício, elemento químico mais abundante na natureza depois do oxigênio, tem grande aplicação na indústria eletrônica. Por outro lado, o enxofre é de importância 28 fundamental na obtenção do ácido sulfúrico. Sabendo que o átomo 14 Si é isótono de uma das variedades isotópicas do enxofre ( 16 S ), pode-se afirmar que esse átomo tem número de massa: a) 14. b) 16. c) 30. d) 32. e) 34. 9

10 16. (UEL) Entre os números atômicos 20, 31, 34, 38, 54, os que correspondem a elementos químicos com dois elétrons de valência são: a) 20 e 38. b) 31 e 34. c) 31 e 38. d) 34 e 54. e) 38 e (UEL) Quantos prótons há na espécie química: a) 2. b) 28. c) 30. d) 32. e) Ni (Unitau) Dados os átomos X, Y, Z, W I, quais são isótopos: a) X e Z; Y e I. b) X e Z; Y e W. c) X e Z; X e Y. d) Y e T; Z e W. e) X e Y; Z e W , 24 10

11 GABARITO 1) D Analisando os metais das alternativas: 19K Na Li Fr Assim, o elemento que mais facilmente libera elétrons (cargas negativas) é o Frâncio, pois a sua última camada está afastada do núcleo (que tem cargas positivas), sendo a atração entre o elétron dessa camada e o núcleo baixa. 2) A 1ª afirmação: elementos com 4 camadas podem ter, teoricamente, até 60 elétrons ( ). Portanto, é falsa. 2ª afirmação: 26 Fe Portanto, é falsa. 3ª afirmação: 26 Fe Assim, possui 4 camadas, sendo a última sempre a mais energética. Portanto, é verdadeira. 3) D - 1ª afirmação: isótopos possuem mesmo número de prótons. Portanto, é verdadeira. 2ª afirmação: número atômico (Z) corresponde ao número de prótons. Portanto, é verdadeira. 3ª afirmação: número de massa (A) corresponde à soma do número de prótons e do número de nêutrons, não de elétrons. Portanto, é falsa. 4) A 56 26Fe 2+ Z = p = 26 e = 24 A = 56 n = 30 (A-p) 5) A- A alternativa a é a incorreta, pois sabemos hoje que o átomo não é indivisível, é constituído por partes. Existem partículas atômicas menores ainda, como prótons e elétrons. 6) D Uma das principais conclusões de Rutherford foi que o átomo possui um núcleo, positivo, denso, que concentra a maior parte da massa do átomo, circulado por elétrons em uma eletrosfera, bastante distante do núcleo. 7) B I Z = p = 53 e = 54 A = 131 n = 78 (A-p) 11

12 8) A X e = 18 n = 20 Z = p = 17 A = n + p = 37 9) D 19K + Z = p = 19 e = 18 17Cl - Z = p = 17 e = 18 (como o Cl tem um elétron a mais que o Cl, ele é maior) 18Ar Z = p = 18 e = 18 19K (como o elétron da última camada é atraído pelo núcleo, para retirá-lo do átomo é preciso fornecer energia) 10) B - 1ª afirmação: isótopos possuem mesmo número de prótons e diferem no número de nêutrons. Portanto, é verdadeira. 2ª afirmação: número atômico (Z) corresponde ao número de prótons. Portanto, é falsa. 3ª afirmação: número de massa (A) corresponde à soma do número de prótons e do número de nêutrons, não de elétrons. Portanto, é falsa. 4ª afirmação: isóbaros possuem mesmo número de massa e diferem no número de prótons. Portanto, é verdadeira. 5ª afirmação: isótonos possuem mesmo número de nêutrons e diferem no número de prótons e massa. Portanto, é verdadeira. 11) A 7N 3- Z = p = 7 e = 10 9F - Z = p = 9 e = 10 13Al 3+ Z = p = 13 e = 10 12) D 26Fe 2+ Z = p = 26 e = 24 26Fe 3+ Z = p = 26 e = 23 Além disso, nesse caso, a maior quantidade de elétrons do 26 Fe 2+ lhe confere um maior raio iônico. 12

13 13) D K + Z = p = 19 e = 18 A = 39 n = 20 (A-p) 40 20Ca 2+ Z = p = 20 e = 18 A = 40 n = 20 (A-p) 14) E 20Ca 2+ Z = p = 20 e = 18 82Pb 2+ Z = p = 82 e = 80 Como os Z dos elementos são diferentes, isso implica núcleos diferentes (em quantidade de prótons), o que resulta em carga nuclear diferente. 15) C Si Z = p = 14 e = 14 A = 28 n = 14 (A-p) S n = 14 Z = p = 16 e = 16 A = p + n = 30 16) A 20X X X X X Assim, os elementos que possuem dois elétrons de valência (última camada) são os de número atômico 20 e ) B Ni Z = p = 28 e = 26 A = 60 n = 32 (A-p) 18) A isótopos são elementos com mesmo número de prótons (p = Z) Assim, X e Z possuem cada 26 prótons e Y e I possuem cada 24 prótons. 13 G:\Editoração\Ped2009\Química\Atividade 02- Revisão site-1c.doc