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Regras e Perspectivas do Curso
QUÍMICA I - 106201
Ementa: Teoria atômica. Propriedades periódicas. Ligações químicas:
iônicas, covalentes e metálicas; Reações químicas: estequiometria;
equilíbrio; cinética ; termodinâmica; Líquidos e soluções:propriedades e
estequiometria; Gases ideais; Fundamentos de eletroquímica.
Departamento de Química
Diretrizes e Condutas na Sala de Aula
Não será permitido o uso de telefones celulares, beepers, mp3 players, Ipods e aparelhossimilares, assim, todos deverão ser desligados ao início da aula. O caso de não cumprimento,ao aluno será dado o direito de se retirar da sala, contudo não será permitido voltar.Os alunos deverão chegar a sala de aula ao horário estabelecido. Será permitido o atraso dequinze minutos. Após os quinze minutos o aluno não poderá entrar. Vale ressaltar que a aulacomeçará no horário, por isso peço que cheguem com antecedência para tomarem seuslugares.O silêncio é essencial, uma vez que a turma é numerosa. Não serão toleradas brincadeiras econversas alheia.
Regras e Perspectivas do Curso
Bibliografia
O livro texto adotado nessa disciplina será:
Brown, T.L et al. Química, a ciência central. Editora Pearson, São Paulo,
2005..
No entanto, outros livros também serão de grande ajuda na compressão dos temas aqui abordados:
Atkins, P.W. and Loreta, J. Princípios de Química, Questionando a Vida Moderna e o Meio
Ambiente, 2a. Edição, Editora Bookman
Mahan, B.M.; Quimica - Um Curso Universitario, Editora: Edgard Blucher
Deixo claro que nenhum livro por si só detém todo o conteúdo de um único assunto, por isso
incentivamos fortemente a busca de conhecimentos além do livro texto principal.
Exercícios
Ao final de cada capítulo do livro texto principal (Brown) há uma grande quantidade de exercícios a
respeito do tema. Recomendo a resolução de pelo menos 70% deles para que o assunto seja minimamente
compreendido. Não serão conferidas notas aos exercícios resolvidos, ou seja, fica a critério do aluno sua
resolução.
Regras e Perspectivas do Curso
Das AvaliaçõesDuas Avaliações:
• P1 e P2
• Ambas avaliações possuem pesos iguais, ou seja, 1/2 da nota total
Detalhe importante!
Durante a realização das avaliações não será permitido nenhum tipo de auxílio ouanotação, seja ele de consulta impressa, escrita, eletrônica ou pessoal. Em caso de violaçãodessa regra, o(s) envolvido(s) serão imediatamente impedido(s) de continuarem aavaliação, sendo o caso dirigido ao conselho de Departamento para devidas providências.Em posse do aluno será permitido apenas a presença de calculadora científica, lápis, canetae borracha. Qualquer outro tipo equipamento eletrônico, papeis, livros, ou qualquer outrotipo de anotação que não seja fornecido pelo professor será considerado ação fraudulenta, eas devidas ações serão tomadas (vide parágrafo anterior).
Regras e Perspectivas do Curso
Aula Horas Data Conteúdo
1 4 02/jul
Teoria Atômica. A teoria de Dalton. Os raios catódicos. O modelo de Thomson. A
radioatividade. O modelo de Rutherford. As características da radiação
eletromagnética. O espectro eletromagnético.
2 4 09/jul
A teoria atômica moderna. Radiação do corpo negro (a hipótese dos Quanta de
Max Planck). O efeito fotoelétrico. A dualidade partícula-onda. O princípio da
incerteza de Heisenberg.
Modelo Atômico de Bohr: postulados de Bohr. As séries espectrais do átomo de
hidrogênio. Os níveis de energia do átomo de hidrogênio.
3 4 16/ jul
A Teoria Quântica. Distribuição eletrônica. Princípio de exclusão de Pauli. Regra
de Hund.
Cálculo da constante de blindagem (regras de Slater).Cálculo da carga nuclear
efetiva. Propriedades periódicas: Tamanho dos átomos e dos íons,
eletronegatividade, energia de ionização e afinidade eletrônica.
4 4 18/ jul
Ligações Químicas: Ligação iônica. Propriedades dos compostos iônicos. Energias
envolvidas na formação da ligação iônica. Cálculo de energias de rede: ciclo de
Born-Haber.
Ligação covalente. Ligação covalente coordenada. Estrutura de Lewis. Geometria
Molecular (modelo VSEPR). Polaridade das moléculas. Ligação metálica. Forças
intermoleculares. Propriedades dos compostos moleculares.
5 4 19/ jul
Massa molecular, constante de Avogadro, massa molar, composição percentual.
Reações químicas: fórmula mínima, fórmula molecular a partir da fórmula mínima,
balanceamento de equações, estequiometria. Reagente Limitante.
6 4 20/jul
Soluções: Misturas Homogêneas e Heterogêneas. Tipos de Soluções.
Unidades de Concentração. Líquidos: Propriedades Físicas dos Líquidos. Líquidos
e Soluções: pressão de vapor, diagrama de fases, propriedades coligativas.
7 4 21/jul 1ª Prova.CO
NT
EÚ
DO
PR
OG
RA
MÁ
TIC
O
Aula 1
Aula Horas Data Conteúdo
7 421/ju
l1ª Prova.
8 4 22/julReações ácido-base. Os conceitos de Arrhenius, Bronsted-Lowry e Lewis.
Neutralização de Ácidos e Bases. Definição de pH. Estequiometria ácido- base.
9 4 23/jul
Gases Ideais. Estado de um gás. Lei de Boyle. Lei de Charles. Lei Combinada
dos Gases.
Leis das Pressões Parciais de Dalton. Lei dos Gases Ideais.
10 4 25/jul
Termodinâmica. Primeira Lei da Termodinâmica. Entalpia e Capacidade
Calorífica.
Termoquímica. Segunda e Terceira Leis da Termodinâmica. Variações de
Entropia e de Energia Livre. Termodinâmica e Equilíbrio.
11 4 26/julCinética. Velocidade média de reação. Velocidade instantânea. Leis de
Velocidade. Mecanismos de reação. Catálise.
12 4 27/jul
Equilíbrio: Reversibilidade de reações químicas. Constante de equilíbrio (Kp e
Kc). Conversão de Kp em Kc e vise-versa. Equilíbrio heterogêneo. Predição da
direção de reação (Qp e Qc). Equilíbrio: Cálculo da composição no equilíbrio. O
princípio de Le Chatelier.
13 4 28/jul
Fundamentos de Eletroquímica. Reações de Oxidação- Redução.
Balanceamento das Equações Redox. Células Eletroquímicas. Potenciais Padrão
de Redução. Equação de Nernst. Eletrólise.
14 429/ju
l2ª Prova.
15 4 30/jul Considerações finais e entrega dos resultados.
Total 60 .CO
NT
EÚ
DO
PR
OG
RA
MÁ
TIC
O
Aula 1
Teoria atômica da matéria
Capítulo 2átomos, moléculas e íons
A Química trata das propriedade das substâncias...
Do que é feito as substâncias de modo a conferir tamanha variedade de
propriedades?
Aula 1
• John Dalton:
A Teoria de Dalton
1. A matéria é constituída por partículas últimas ou átomos os átomos sãoindivisíveis e não podem ser criados nem destruídos (Princípio de Conservação daMatéria - Lavoisier);
2. todos os átomos de um mesmo elemento são idênticos e apresentam o mesmopeso;
3. átomos de elementos diferentes têm pesos diferentes;4. os compostos são formados por um número fixo de átomos de seus elementos
constituintes (Lei das Proporções Fixas -Proust);;
• Lei de Dalton das proporções múltiplas: Quando doiselementos formam diferentes compostos, a proporção da massados elementos em um composto está relacionada à proporçãoda massa do outro através de um número inteiro pequeno.
Aula 1
• Os gregos antigos foram os primeiros a postular que a matéria é constituída de elementos indivisíveis.
• Mais tarde, os cientistas constataram que o átomo era constituído de entidades carregadas.
Raios catódicos e elétrons• Um tubo de raios catódicos (CRT) é um recipiente profundo com
um eletrodo em cada extremidade.
• Uma voltagem alta é aplicada através dos eletrodos.
• A voltagem faz com que partículas negativas se desloquem do
eletrodo negativo para o eletrodo positivo.
• A trajetória dos elétrons pode ser alterada pela presença de um
campo magnético.
A descoberta da estrutura atômica
Aula 1
Raios catódicos e elétronsConsidere o seguinte experimento:
• Gotas de óleo são borrifadas sobre uma chapa carregada positivamente
contendo um pequeno orifício.
• À medida que as gotas de óleo passam através do orifício, elas são
carregadas negativamente.
• A gravidade força as gotas para baixo. O campo elétrico aplicado força as
gotas para cima.
• Quando uma gota está perfeitamente equilibrada, seu peso é igual à força
de atração eletrostática entre a gota e a chapa positiva.
• Utilizando este experimento, Millikan determinou que a carga no elétron
é 1,60 x 10-19 C.
• Conhecendo a proporção carga-massa, 1,76 x 108 C/g, Millikan calculou
a massa do elétron: 9,10 x 10-28 g.
• Com números mais exatos, concluimos que a massa do elétron é 9,10939
x 10-28 g.
A descoberta da estrutura atômica
Aula 1
RadioatividadeConsidere o seguinte experimento:
• Uma substância radioativa é colocada em um anteparo contendo um
pequeno orifício de tal forma que um feixe de radiação seja emitido pelo
orifício.
• A radiação passa entre duas chapas eletricamente carregadas e é
detectada.
• Três pontos são observados no detector:
– um ponto no sentido da chapa positiva,
– um ponto que não é afetado pelo campo elétrico,
– um ponto no sentido da chapa negativa.
Aula 1
Radioatividade
• Um alto desvio no sentido da chapa positiva corresponde à
radiação que é negativamente carregada e tem massa baixa. Essa se
chama radiação (consiste de elétrons).
• Nenhum desvio corresponde a uma radiação neutra. Essa se chama
radiação
• Um pequeno desvio no sentido da chapa carregada negativamente
corresponde à radiação carregada positivamente e de massa alta.
Essa se chama radiação .
A descoberta da estrutura atômica
Aula 1
O átomo com núcleo• Pela separação da radiação,
conclui-se que o átomo consiste de
entidades neutras e carregadas
negativa e positivamente.
• Thomson supôs que todas essas
espécies carregadas eram
encontradas em uma esfera.
A descoberta da estrutura atômica
Aula 1
O átomo com núcleo • Rutherford executou o seguinte experimento:
• Uma fonte de partículas foi colocada na boca de um detector
circular.
• As partículas foram lançadas através de um pedaço de chapa de
ouro.
• A maioria das partículas passaram diretamente através da chapa,
sem desviar.
• Algumas partículas foram desviadas com ângulos grandes.
• Se o modelo do átomo de Thomson estivesse correto, o resultado
de Rutherford seria impossível.
A descoberta da estrutura atômica
Aula 1
O átomo com núcleo
• Para fazer com que a maioria das partículas passe
através de um pedaço de chapa sem sofrer desvio, a
maior parte do átomo deve consistir de carga
negativa difusa de massa baixa o elétron.
• Para explicar o pequeno número de desvios grandes
das partículas , o centro ou núcleo do átomo deve
ser constituído de uma carga positiva densa.
• Rutherford modificou o modelo de Thomson da
seguinte maneira:
– Suponha que o átomo é esférico mas a carga
positiva deve estar localizada no centro, com
uma carga negativa difusa em torno dele.
A descoberta da estrutura atômica
Aula 1
• O átomo consite de entidades
neutras, positivas e negativas
(prótons, elétrons e nêutrons).
• Os prótons e nêutrons estão
localizados no núcleo do átomo, que
é pequeno. A maior parte da massa
do átomo se deve ao núcleo
A descoberta da estrutura atômica
• Pode haver um número variável de nêutrons para o mesmo número de
prótons. Os isótopos têm o mesmo número de prótons, mas números
diferentes de nêutrons.
• Pode haver um número variável de nêutrons para o mesmo número de
prótons. Os isótopos têm o mesmo número de prótons, mas números
diferentes de nêutrons.
Aula 1
Isótopos, números atômicos e números de massa
• Número atômico (Z) = número de prótons no núcleo. Número de massa
(A) = número total de núcleos no núcleo (por exemplo, prótons e
nêutrons).
• Por convenção, para um elemento X, escreve-se ZAX.
• Isótopos têm o mesmo Z, porém A é diferente.
• Encontramos o Z na tabela periódica.
A visão moderna da estrutura atômica
Pesos atômicosA escala de massa atômica
• A massa do 1H é 1,6735 x 10-24 g e do 16O é 2,6560 x
10-23 g.
• Definimos: a massa de 12C = exatamente 12 u.
• Usando unidades de massa atômica:
1 u = 1,66054 x 10-24 g
1 g = 6,02214 x 1023 u
Aula 1
Características da RadiaçaoEletromagnética
• Um feixe de radiação eletromagnética consiste num campoeletromagnético que viaja a 3×108m s-1.
• Um campo eletromagnético é constituído
• por uma componente elétrica e uma
• magnética (perpendiculares entre si).
• A velocidade a 3×108m s-1 conhecida como
• “velocidade da Luz”
• A luz comum é conhecida como uma forma de radiaçãoeletromagnética.
Aula 1
• Uma onda eletromagnética oscila em ambas as direções(magnético e elétrico)
• O numero de ciclos que uma onda completa por segundo échamada de freqüência (ν – letra grega “nu”)
• A unidade de freqüência é Hz (hertz)
• A freqüência da radiação eletromagnética que vemos como luzvisível está na ordem de 1015 Hz (ou seja, a luz oscilaaproximadamente 100 trilhões de vezes a cada segundo).
Um pouco de ondas....
11 Hz 1 s
Aula 1
• A frequencia da radiação eletromagnetica afeta comopodemos usar-la.
• Por exemplo: Luz visivel, microndas, Raios-X, Ondas de Raios,Infravermelho, etc. possuem intervalos de frequenciadiferentes.
Um pouco de ondas....
Aula 1
Um pouco de ondas....
• Uma onda é caracterizada por sua amplitude e comprimentode onda.
Pequeno comprimento de onda, altafrequencia.
grande comprimento de onda, baixafrequencia.
• A amplitude é a altura da onda. Determina a intensidade.
• O comprimento de onda ( λ – Letra grega “lambda”) é adistância pico a pico.
Aula 1
Características da RadiaçaoEletromagnética
• A relaçao entre o comprimento de onda e frequencia é dadapor:
ou
• Para calcular o comprimento de onda de
uma luz azul:
velocidade de propagagação
c
Aula 1
λ νc= ×
Resp.: a com comprimento de onda maior
(maior distância entre os picos). Quanto
maior o comprimento de onda, menor a
frequência:
νλ
c=
Das duas ondas eletromagnéticas representadas qual tem a maior frequência
Aula 1
λ νc= ×
Resp.: O espectro eletromagnético indica que
a radiação infravermelho tem comprimento
de onda mais lingo que a luz visível, assim a
onda de baixo seria a radiação infravermelho:
νλ
c=
Das duas ondas eletromagnéticas representadas se uma onda representa a luz visível e a outra radiação infravermelho, qual
é uma e qual é outra?