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Química 1 EsPCEx

ESPCEX QUIMICA

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Demonstração de apostila do curso para EsPCEx da Editora Curso Caxias.

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Química 1

EsPCEx

Apos�la de Química para a EsPCEx.

Elaborada pela Professora Carla Azevedopara 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

E S P C E X

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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

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.

Quilograma (Kg) 1000g ou 103g Grama (g) 1g ou 100g

Miligrama (mg) 0,001g ou 10-3g

Volume: é a extensão de espaço ocupado por um corpo

m3 1000dm3 ou 1000L

dm3 ou L 1dm3 ou 1L cm3 ou mL 10-3dm3 ou 10-3L

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.

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.

Teoria Atômica de Dalton

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

A matéria é constituída de pequenas

partículas esféricas, maciças e 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 de átomos de

elementos diferentes, numa proporção de números inteiros, origina substâncias diferentes.

Os átomos não são criados nem

destruídos: são simplesmente rearranjados, originando novas substâncias.

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Mistura de gases é sempre HOMOGÊNEA.

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.

Exemplos:

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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:

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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: _________________________________________________________________________________

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MISTURA HETEROGÊNEA: 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:

2 2C H O HC HC O+ → +l l l

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) substância pura. b) mistura coloidal. c) mistura heterogênea. d) mistura homogênea azeotrópica. e) mistura homogênea eutética.

5. (G1 - ifce 2012) A tabela abaixo apresenta os

valores de algumas propriedades físicas de 3 substâncias:

Substância Temperatura de Fusão ºC

Temperatura de Ebulição ºC

Densidade g/cm3

Álcool - 114,5 78,4 0,789 Acetona - 94,8 56,2 0,791 Naftalina 80,2 218,5 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.

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

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.

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.

Mate-riais

Massa (g) a

20 C°

Volume 3(cm )

Temperatura de Fusão

(°C)

Temperatura de Ebulição

(°C)

A 115 100 80 218 B 174 100 650 1120 C 74 100 – 40 115 D 100 100 0 100

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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:

a) 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.

GabaritoGabaritoGabaritoGabarito 1. 02 2. D 3. A 4. E 5. C

6. A 7. 38 8. 13 9. D 10. C

11. D 12. D

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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.: ______________________________________________________________________________

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

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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 vermelho-amarronzada. 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 ocorreu uma 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.

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 correspondem, 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.

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) Observe atentamente os processos abaixo:

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 g.mol1. 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.

GabaritoGabaritoGabaritoGabarito 1. E 2. D 3. D 4. B 5. C

6. B 7. B 8. E

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Processo de Separação de MisturasProcesso de Separação de MisturasProcesso de Separação de MisturasProcesso de Separação de Misturas