Química

Ligações Químicas

Os átomos se ligam uns aos outros, pois não estão estabilizados (não são gases nobres), assim para ter 8 elétrons na sua camada de valência eles devem perder, ganhar ou compartilhar elétrons com outros átomos, formando uma substância química.  OBS: pode haver ligações químicas com o Hidrogênio e outros elementos, mesmo que este não seja classificado como metal ou ametal.

A química orgânica estuda os compostos de carbono, oxigênio, hidrogênio ou nitrogênio que provem de seres vivos, a maioria desses compostos, se formam por covalência.

A química inorgânica estuda as demais substâncias presentes no universo, a maioria desses compostos se forma por eletrovalência.

OBS:

Numa formula química, como 2H₂O, o 2 do início, indica a quantidade de moléculas chamado de coeficiente, já o ₂ depois do H, índica a quantidade de átomos (no caso 2 átomos de hidrogênio) e é chamado de índice.

No ar a substância que existe em maior quantidade é o nitrogênio, que não reage com a hemoglobina presente em nosso sangue (por isso que mergulhadores, não podem subir diretamente das profundezas até a superfície, pois bolhas de nitrogênio se formaram no nosso corpo e vai interromper o suprimento de sangue para alguns dos membros de nosso corpo), entretanto há bactérias que estão presentes nas raízes dos vegetais e que transformam o nitrogênio em proteínas, que parte são absorvidas pela planta e outra pelo solo.

·         Ligação Iônica ou eletrovalente:

É uma ligação que ocorrem geralmente entre os metais, que tendem a perder elétrons e ametais, que tendem a ganhar elétrons. Essa ligação se dá pelo processo chamado de eletrovalência.

A junção de elétrons por ligação iônica forma os compostos iônicos, que apresenta características como: conduzem eletricidade (pois os elétrons estão em movimento de um átomo para outro, e uma corente elétrica é formada por elétrons em movimento) quando dissolvidos em água ou quando puros no estado liquido (com exceção de alguns minerais), submetidos a impactos, os compostos iônicos quebram facilmente, produzindo faces planas, sendo assim duros e quebradiços, a maioria dos compostos iônicos apresentam elevadas temperaturas de fusão em estado solido, mas há vários compostos iônicos que são exceções dessa propriedade. Em nível microscópico, os compostos iônicos formam retículos cristalinos, aglomerados de íons que se unem devido às forças eletrostáticas, onde cada cátion atrai simultaneamente, vários ânions, e da mesma forma, cada ânion atrai, simultaneamente, vários cátions.A formula que expressa a ligação iônica é chamada de fórmula iônica.

Para determinarmos o íon (que expressa a ligação iônica) temos que realizar a distribuição eletrônica dos átomos. Exemplo: ₂₀Ca – k: 2, L: 8, M: 8, N: 2 / ₁₇Cl – K: 2, L: 8, M: 7. Depois temos que estabilizar os dois átomos, o Ca irá perder 2 elétrons e o Cl irá ganhar 1 elétron, se colocarmos um elétron do Ca para o Cl, o Cl será estabilizado, mas o Ca terá que perder mais um elétron, portanto, teremos que colocar mais um Cl, para que o Ca possa ser estabilizado, assim a forma iônica da ligação iônica entre o Ca e Cl será: Ca²⁺ Cl^-₂  (pois serão dois átomos de Cl, e ele ganhará um elétron na ultima camada).
Em formulas, o íon, positivo (cátion) deve aparecer primeiro e o negativo (ânion) depois.

OBS: os íons devem aparecer num átomo dessa forma: primeiramente o valor e logo depois sua carga elétrica, por exemplo: Ca²⁺

Existe a formula chamada de bruta ou molecular, onde os íons não aparecem, como: Ca Cl₂

Para determinar uma formula apenas sabendo os íons como no caso, Al³⁺ I^- , os íons serão os índices opostos, entretanto é claro que os índices não terão sinal, Al₁³⁺ I₃^1-, sabendo dos índices, esse composto iônico formará o produto Al I₃

·         Ligação Covalente:

É uma ligação realizada entre dois átomos que tem a tendência em ganhar elétrons, mas nenhum deles vão perder, assim eles apenas compartilham elétrons. Essa ligação se dá pelo processo chamado de covalência.
 Os integrantes dessa ligação não conduzem eletricidade. A fórmula que representará a ligação covalente é a formula estrutural, que demonstrará por meio de traços o compartilhamento de elétrons do par eletrônico (os elétrons compartilhados não ficarão unidos, mas fortemente atraídos um pelo outro, como se estivessem unidos).

Exemplo: Metano: CH₄  – C) K: 2, L: 4/ H) K: 1

Há também a fórmula eletrônica (ou formula de Lewis), que é a representação de todos os elétrons do átomo. E esta formula, é representada de uma diferente maneira entre ligações iônicas e covalentes.

OBS: os sinais dos íons não podem ser mostrados na fórmula eletrônica.

OBS: os compostos iônicos não apresentam fórmula estrutural, pois não estão ligados por uma ligação covalente, entretanto, eles apresentam uma formula eletrônica.

Existem dois tipos de ligação covalente, a normal, onde os elétrons compartilhados são de átomos diferentes e a dativa, cujos elétrons compartilhados são do mesmo átomo.

·         Ligação Metálica:

Nos metais, os elétrons da camada de valência (ultima camada) não tem muita força de atração do núcleo, assim, esses elétrons tendem a se distanciar, com isso o átomo se transformará em um cátion (pois, perdeu elétrons), e um conjunto desses átomos, formará uma rede catiônica (de carga +), essa rede ficará numa mesma posição e os elétrons formarão uma nuvem eletrônica (de carga -), essa nuvem envolverá a rede catiônica, estando os elétrons em movimento.  Os dois conjuntos de polaridades diferentes (+ e -), vão se atrair, unindo-se fortemente.

OBS: a ligação metálica é uma ligação química e é diferente da liga metálica. A liga metálica é uma ligação física, sendo o resultado da fundição de dois metais.

Os tem brilho metálico, conduzem eletricidade e calor, apresentam som característico e tem elevadas temperaturas de fusão. Os metais apresentam ductibilidade (podem se tornar fios) e maleabilidade (podem se tornar laminas).

As propriedades das ligas metálicas são diferentes das propriedades originais dos metais que se fundiram para formar elas. As 3 principais ligas metálicas são: o aço (que tem grande resistência à tração), o ouro (que apresenta dureza elevada) e as ligas de metal fusível (que tem baixas temperaturas de fusão). OBS: fusível é um circuito de elétrons que evita a sobrecara da corrente elétrica.

Equações Químicas

As equações químicas são representações das reações químicas e apresentam elementos tais como:  

W Omega: representa uma corrente elétrica.

: Indica gás que se desprendeu do sistema.

 : Sentido da reação.

  : Reação Reversível, em algumas equações, ocorre uma reação e logo depois ela se desfaz, e a formula volta a ser o que era antes.

 : Substância Insolúvel que se formou na reação e se desprendeu dela, se depositando no fundo do recipiente.

l Lambda: representa a luz solar na reação.

D Delta: representa calor na reação.

cate: representa o catalisador (substância que acelera a reação, mas que não reage com o reagente nem com o produto).

: representa água na reação.

Em toda equação temos o reagente (substâncias que reagem entre si, para formar o produto) e o produto que é o resultado da reação dos reagentes. Há também o sistema, que é uma porção delimitada de matéria num recipiente, um sistema pode ser aberto (o recipiente em questão esta diretamente em contato com o meio externo) ou fechado. OBS: a clorofila que está presente nos cloroplastos é um catalisador.

OBS: existem equações chamadas de reações síntese, onde os átomos somados dos reagentes darão origem a uma única molécula. Como:

Toda substância chamada de aquosa será qualquer substância que dissolve em água.

Balanceamento de uma Equação Química pelo método da tentativa

Nós balanceamos uma equação química para tornar igual à quantidade de massa dos reagentes e dos produtos.

Para balancear uma equação devemos alterar o coeficiente da molécula, não podemos separar os átomos da molécula e alterar seus índices, devemos apenas alterar o coeficiente da molécula toda.

Para definir os coeficientes a serem alterados, usamos uma ordem, observaremos primeiramente os doadores de elétrons (que na maioria das vezes serão metais, sendo que se a equação tiver mais de um doador de elétrons, o que tiver menos elétrons na camada de valência será o primeiro na ordem,isso também se aplica as fórmulas das ligações químicas) e depois observaremos os receptores de elétrons (que na maioria das vezes serão ametais, sendo que se a equação tiver mais de um receptor de elétrons, o que tiver menos elétrons na camada de valência será o primeiro na ordem dos receptores,isso também se aplica as fórmulas das ligações químicas). O penúltimo elemento a ser observado será o Hidrogênio, se este for encontrado em uma equação química, e o último elemento a ser observado será o Oxigênio, se este for encontrado em uma equação química. Sabendo disso pegaremos cada elemento químico e faremos essa ordem, primeiro doador, segundo receptor, depois hidrogênio (se tiver) e por fim oxigênio (se tiver). Achando os devidos elementos químicos nessa ordem, contaremos quantos átomos de cada elemento tem no primeiro membro da equação (reagentes) e compararemos com o segundo (produtos), se não houver mesma quantidade entre os reagentes e os produtos, alteramos os coeficientes de uma molécula da reação, para equilibrar o número de átomos de um elemento químico.

OBS: poderemos achar numa equação, como exemplo a molécula 2Ca(O₂H)₂ nesse caso o índice que está na frente do parêntese, será comum á os dois átomos, ou seja, ficaria 2CaO₄ (2 x 2 = 4)H₂, ou seja nessa molécula você teria 2 átomos de Ca, 8 átomos de O ( 4 X 2 = 8) e 4 átomos de H ( 2 X 2 = 4).

Para balancearmos as equações, é preferível que alteramos os coeficientes para um valor mínimo necessário.

Leis Ponderais

São as leis que regem as equações químicas:

Leis de Lavoisier:

·         Na natureza nada se cria nada se perde tudo se transforma.

·         Num sistema fechado a massa atômica da soma dos reagentes é igual à massa atômica da soma dos produtos (ou seja, podemos interpretar que a soma do número de átomos dos reagentes é igual a dos produtos).

Lei de Proust:

·         Lei das proporções definidas – A proporção entre a massa a das substâncias em um sistema fechado é constante (ou seja, podemos interpretar que se aumentássemos uma substância de uma reação química, deveremos aumentar as outras em igual proporção para que a reação ocorresse na quantidade pedida).  OBS: se quiséssemos ter uma proporção em outra medida, como toneladas, bastava mudar apenas a medida das outras substâncias, não os valores.

Funções Químicas

Funções químicas são grupos de substâncias que tem as mesmas propriedades químicas.

·         Ácidos: Svante Arrhenius lançou a teoria que diz que ácido é toda a substância que dissolvida em água origina o cátion H⁺. Entretanto essa definição está incorreta, pois sendo uma ligação covalente, não pode formar íons sem algum processo especial. Portanto essa teoria foi revisada e a nova definição é que, ácido é toda a substância que dissolvida em água produz o hidroxônio, também chamado de hidrónio (íon H₃O⁺), sendo que essa teoria só é valida para todos os ácidos que sejam solúveis em água.

 Por exemplo, o ácido:  

Mas uma ligação covalente só vai gerar íons, devido ao processo de ionização. A água, devido sua polaridade, quebra a ligação do HCl, na qual o hidrogênio perde seu único elétron que fica com o cloro, com isso o hidrogênio só terá prótons, ficando com carga positiva, estando estável, ele vai se agarra a qualquer partícula que não esteja estável (por isso que não pode se agarrar de novo com o Cl, pois o Cl já está estável), portanto se agarrará à água H₂O, e formará a molécula H₃O⁺ . Portanto concluímos que o processo de ionização consiste na quebra da ligação covalente do ácido solúvel pela ação da água. 

Outro exemplo de ionização é a fórmula:

 Nesse caso podemos vera a mesma coisa, mas podemos ver que o 2 do primeiro membro passará para o segundo membro em forma de ânion -2 (já que o hidrogênio se tornou estável e deu todos os seus elétrons,sendo dois, pois são dois átomos, e cada um tem dois elétrons).

OBS: o processo de oxidação consiste na perda de um elétron. E o processo chamado de Dissociação Iônica consiste na separação dos íons já presentes numa molécula. Uma substância é solúvel quando colocada em algum liquido e mexida, fica não visível a olho nu.

Há ácidos de natureza orgânica e há ácidos de natureza inorgânica. Para medir a concentração hidrogeniônica, utilizamos a medida chamada de pH (potência hidrogeniônica). Um ácido tem acidez, pois tem uma alta concentração hidrogeniônica. Peagâmetro é o aparelho elétrico que mede o valor do pH de uma substância.

A escala do pH vai de 1 até 14, sendo 7 considerado o pH neutro. Abaixo de 7 o pH é acido, e acima de 7 o pH é alcalino. O pH alcalino não tem acidez, pois tem uma baixa concentração hidrogeniônica, entretanto, apresenta uma substância que queima.

Existem indicadores ácido-bases, que tem a característica de mudar de cor, quando entram em contato com ácidos, alcalinos ou pH neutro.

Os Hidrácidos são ácidos que não contem átomos de oxigênio e sim de hidrogênio.

Os Hidrácidos são ácidos que não contem átomos de oxigênio e sim de hidrogênio. Para nomear os Hidrácidos, tiramos a vogal do final do nome do elemento químico e colocamos o sufixo ídrico e se o final da palavra tiver consoante, basta apenas acrescentar ídrico. Exemplos: iodo – ácido iodídrico/ flúor - ácido fluorídrico/ cianureto - ácido cianídrico. Temos duas exceções à regra: sulfato – ácido sulfídrico (nesse caso as letras ato, foram retiradas da pela palavra original e trocadas pelo ídrico). Cianureto – ácido cianídrico (nesse caso as letras ureto da palavra original foram tiradas e trocados pelo ídrico).

Os Oxiácidos são ácidos que contem átomos de oxigênio na sua molécula (independendo de ter ou não hidrogênio, se tiver oxigênio o ácido será um oxiácido). Para nomear os Oxiácidos devemos comparar dois oxiácidos e acrescentamos os sufixos oso (para o ácido que tenham o menor número de oxigênio) e iso (para o ácido que tenha o maior número de átomos de oxigênio). Como os hidrácidos, vamos substituir a vogal do final do nome do elemento químico e colocamos o sufixo, e se o final da palavra tiver consoante, basta apenas acrescentar o sufixo.

·         Bases ou Hidróxidos são substâncias que em solução aquosa sofrem o processo de Dissociação Iônica produzindo o íon OH^- chamado de hidroxila ou oxidrila. É importante lembrar que nem toda substância alcalina é uma base. Para nomearmos uma base, devemos colocar a palavra Hidróxido + de + o nome da substância. Por exemplo: NaOH – Hidróxido de sódio. Entretanto quando um mesmo elemento forma vários cátions, com diferentes valores, o valor do íon e acrescentado no final da do nome, em algarismo romano, por exemplo, Fe⁺² vai formar o: Fe(OH)₂ e o Fe⁺³ vai formar o:  Fe(OH)₃, assim sua nomenclatura ficará Fe(OH)₂  - Hidróxido de Ferro II e o Fe(OH)₃ - Hidróxido de Ferro III

·         Hidretos são substâncias formadas a partir da reação ente metais e o Hidrogênio.

·         Sais: eles se formam por uma reação de neutralização (ocorre uma junção dos ácidos e alcalinos numa mesma quantidade), que pode ser incompleta ou completa. Por exemplo: NaOH + HCl → NaCl + H₂O.

·         Óxidos são compostos binários (compostos por dois elementos) em que obrigatoriamente um dos compostos é o oxigênio. Quando o processo ocorre com oxigênio + metal, o produto será chamado de óxido de + o nome do metal (CaO – Óxido de Cálcio). Entretanto quando um metal gera dois óxidos, a nomenclatura será óxido de + valência do metal. A valência é a capacidade de um átomo de doar, receber ou compartilhar elétrons, por exemplo, oxigênio: K – 2, L – 6, portanto o oxigênio tem a capacidade de receber dois elétrons (formando o íon - 2). OBS: na família B, os elétrons da camada de valência não darão a valência do átomo, ou seja, para descobri a valência, se deve olhar para o outro átomo na formula,  já que os íons serão os índices opostos, entretanto é claro que os índices não terão sinal, Al₁³⁺ I₃¹). O metal Fe, gera dois óxidos: FeO e Fe₂O₃, para diferencia-los, Fe₂O₃, o ferro vai ter valência + 3, pois para que os três átomos de oxigênio se estabilizem, é necessário que o ferro doe 6 átomos, por tanto, já que são 2 átomos de ferro, cada um vai dar 3. Assim o óxido Fe₂O₃ vai receber a denominação óxido de ferro III (deve estar em algarismo romano) e o óxido FeO vai receber a denominação óxido de ferro II (pois o ferro deve dar dois elétrons para o oxigênio se estabilizar.  Quando temos oxigênio + não metal, nomeamos, de acordo com o índice de oxigênio (número de átomos):  monóxido (um átomo de oxigênio), dióxido (dois átomos de oxigênio) e trióxido (três átomos de oxigênio)+ nome do não metal. Os peróxidos são óxidos que reagindo com as substâncias, quando diluídos, formam água oxigenada, H₂O₂, nomeamos peróxido de + nome da substância, além de que sempre será formado por dois átomos do metal ou ametal e dois átomo de oxigênio. E protóxido é usado para denominar água: H₂O. Alguns acreditam que o aquecimento global é causado pelo CO2 (Dióxido de Carbono), pois aplicado na atmosfera aumenta sua capacidade em reter calor. A chuva ácida pode ser provoca de 3 formas, com Nitrogênio, Carbono e Enxofre.