AULA 4_Moléculas Ions e seus compostos_Mai 2019_FFC

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11/06/2019

Universidade Federal do Pará Campus Salinópolis

Química Geral I Créditos: 4 Carga horária: 60 h Profa. Dra Fabíola Fernandes Costa [email protected] Maio/2019

COMPOSTOS E MOLÉCULAS  ÁTOMO - menor espécie representativa de um elemento. Apenas o gases nobres são encontrados na natureza como átomos isolados.  MOLÉCULAS - são a menor unidade de um composto que mantêm suas características (não metálica ou semimetálica). diatômica

H

O2

H 2O

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COMPOSTOS E MOLÉCULAS  MOLÉCULAS - são a menor unidade de um composto que mantêm suas características (não metálicas ou metalóides).  Os elementos que constituem as moléculas diatômicas são: H2, O2, N2, F2, Cl2, Br2 e I2

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COMPOSTOS E MOLÉCULAS  OXIGÊNIO Apresentam propriedades químicas e físicas diferentes.

alótropos

Essencial para a vida e inodoro

Tóxico e cheiro pungente (desagradável) 4

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COMPOSTOS E MOLÉCULAS  COMPOSTOS são uma combinação de dois ou mais elementos em proporções definidas pela massa.  O caráter de cada elemento é perdido quando forma um composto.

2 Al(s) + 3 Br2 átomo

molécula

Al2Br6(s) composto a) Alumínio: sólido e metálico; Bromo: líquido (vermelhoalaranjado). b) Reação química c) Al2Br6: sólido branco.

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FÓRMULAS MOLECULARES ETANOL FÓRMULA MOLECULAR

FÓRMULA CONDENSADA

FÓRMULA ESTRUTURAL

MODELO MOLECULAR

Números e tipos de cada elemento

C2H6O

Indica como certos elementos (átomos) são agrupados, i.e., pertence a qual grupo

CH3CH2OH

Mostra as conexões (ligações)

Apresenta perspectiva em 3D

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FÓRMULAS MOLECULARES

https://phet.colorado.edu/sims/html/moleculeshapes/latest/molecule-shapes_pt_BR.html

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MODELOS MOLECULARES METANO - CH4

8’

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FÓRMULAS MOLECULARES ETANOL

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DIMETIL ÉTER

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FÓRMULAS MOLECULARES - SISTEMA HILL

 O sistema de Hill é mais comumente usado em bases de dados de química e índices impressos para ordenar listas de fórmulas moleculares.  Neste sistema, a quantidade de carbono é indicada primeiro, seguida pela quantidade de hidrogênio, e então a quantidade dos demais elementos químicos em ordem alfabética dos símbolos químicos. 10’

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FÓRMULAS MOLECULARES - SISTEMA HILL

 Elementos de uma única letra precedendo elementos de duas letras. Por exemplo: C, H, N, O, P, S...

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FÓRMULAS MOLECULARES

Fórmula molecular Proporção em número inteiro de cada elemento químico para formar uma substância. Composto

metanol água uracila

tricloreto de nitrogênio MOLÉCULAS, ÍONS E SEUS COMPOSTOS - FFC

Fórmula estrutural Apresenta quais átomos estão ligados entre si.

Fórmula molecular

Fórmula estrutural

CH3OH H 2O C4H4N2O2 NCl3 12’

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ÍONS E COMPOSTOS IÔNICOS ÍONS

São átomos ou grupos de átomos com carga positiva ou negativa.

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ÍONS E COMPOSTOS IÔNICOS Consistem em íons, átomos ou grupos de átomos que têm COMPOSTOS uma carga elétrica positiva ou negativa. IÔNICOS

Constituem uma classe principal de compostos, junção entre metais e não metais.  Muitos compostos com os quais estamos familiarizados são formados por íons.  Conhecemos estes compostos por SAIS.  O sal de cozinha, ou cloreto de sódio (NaCl), é um exemplo.

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ÍONS - CÁTIONS  Quando um átomo ou uma molécula perde elétrons, eles ficam com carga positiva.  Íons com carga positiva são chamados de cátions.  Por exemplo, quando o Li perde um elétron, ele se transforma em um Li+.  O átomo tem agora menos elétrons do que prótons.

Li - 3 prótons e 3 elétrons excesso de carga +

Li  Li+ + e2 e-

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ÍONS - ÂNIONS  Quando um átomo ou uma molécula ganha elétrons, eles ficam com carga negativa.  Íons com carga negativa são chamados de ânions.  Por exemplo, quando o F ganha um elétron, ele se transforma em F-. excesso de carga-

 O átomo tem agora mais elétrons do que prótons.

F + e-  F10 e16’

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ÍONS - CÁTIONS E ÂNIONS  Como saber se um átomo tem tendência de formar um cátion ou um ânion? - Metais = Geralmente perdem elétrons para formar cátions. - Não metais = Ganham frequentemente um ou mais elétrons para formar ânions. átomo eletricamente neutro

íon

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ÍONS MONOATÔMICOS  São átomos solitários que perderam ou ganharam elétrons. não metais

metais

1A

2A

3A

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4A

5A

6A

7A

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ÍONS MONOATÔMICOS  Como se pode prever o número de elétrons ganhos ou perdidos? 1. Metais dos grupos 1A-3A formam cátions que têm uma carga igual ao número do grupo a que pertencem.

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ÍONS MONOATÔMICOS

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ÍONS MONOATÔMICOS 2. Metais de transição (Grupo B) também formam cátions. Entretanto, ao contrário dos metais do grupo A, nenhum padrão ou comportamento previsível ocorre nos cátions (metais de transição).

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ÍONS MONOATÔMICOS 3. Finalmente, os gases nobres não formam cátions ou ânions monoatômicos em reações químicas.

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PREVISÃO DAS CARGAS IÔNICAS  O número de elétrons que um átomo perde ou ganha está relacionado com a sua posição na tabela periódica. ânions

cátions

Em geral:  Metais: Perdem elétrons formando cátions.  Não metais: Ganham elétrons formando ânions. MOLÉCULAS, ÍONS E SEUS COMPOSTOS - FFC

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PREVISÃO DAS CARGAS IÔNICAS - INTERPRETAÇÃO  Para cátions formados pelos elementos dos grupos A, o número de elétrons restante no íon é o mesmo número dos elétrons em um átomo de gás nobre que o precede na tabela periódica. Exemplo: Mg2+, tem 10 e-, o mesmo nº de elétrons que o átomo de Ne. No caso do íon Ca2+ ? Ca2+, tem 18 e-, o mesmo nº de elétrons que o átomo de Ar.  Ânions que possuem o mesmo número de elétrons que o gás nobre que o sucede na tabela periódica são comumente observados em compostos químicos. Exemplo: O2-, tem 10 e-, o mesmo nº de elétrons que o átomo de Ne. No caso do íon S2- ?

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PREVISÃO DAS CARGAS IÔNICAS - INTERPRETAÇÃO -4.

-3.

-2.

-1.

+1. +2. +3.

Ao perder ou ganhar elétrons, um átomo tem o mesmo número de elétrons do átomo de gás nobre mais próximo. MOLÉCULAS, ÍONS E SEUS COMPOSTOS - FFC

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ÍONS POLIATÔMICOS  São constituídos por dois ou mais átomos e o conjunto apresenta uma carga elétrica (ver tabela 1).  Por exemplo:

10 eZ = 11 Nos núcleos dos átomos de N (sete) e dos átomos de H (um). Íon amônio MOLÉCULAS, ÍONS E SEUS COMPOSTOS - FFC

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ÍONS POLIATÔMICOS

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ÍONS POLIATÔMICOS

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FÓRMULAS DOS COMPOSTOS IÔNICOS  Para um composto iônico ser eletricamente neutro (sem carga), os números de íons positivos e negativos devem ser tais que as cargas positivas compensem as negativas. Por exemplo: NaCl

Esses íons devem estar presentes na razão 1:1, por isso a fórmula é NaCl.

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FÓRMULAS DOS COMPOSTOS IÔNICOS

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FÓRMULAS DOS COMPOSTOS IÔNICOS

Al3+ = [carga total = 2 x (3+) = 6+] O2- = [carga total = 3 x (2-) = 6-]

Ti4+ = [carga total = 1 x (4+) = 4+] O2- = [carga total = 2 x (2-) = 4-] 31’

MOLÉCULAS, ÍONS E SEUS COMPOSTOS - FFC

FÓRMULAS DOS COMPOSTOS IÔNICOS  Ao escrever fórmulas, a convenção é que o símbolo do cátion (1º), seguido pelo símbolo do ânion. Observe também o uso de parênteses quando há mais de um íon poliatômico presente.  A carga líquida é zero: i) total de carga “+”= total de carga “–” ii) Prevê-se a carga do íon usando-se a Tabela Periódica. Nome cloreto de cálcio carbonato de cálcio fosfato de cálcio

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MOLÉCULAS, ÍONS E SEUS COMPOSTOS - FFC

FÓRMULAS DOS COMPOSTOS IÔNICOS - RESUMO  Use a regra cruzada para certificar-se de que a carga total é ZERO.  Isto aplica-se aos íons monoatômicos, bem como aos íons poliatômicos. Com os poliatômicos faz-se uso de parênteses, conforme necessário.  Qual a fórmula do sulfeto de sódio?

Na

S2 -

Na2 S1 MOLÉCULAS, ÍONS E SEUS COMPOSTOS - FFC

Na2S 33’

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COMPOSTOS IÔNICOS - EXERCÍCIOS 1. Escreva uma fórmula para o composto iônico formado a partir de cada par de elementos. i. Sódio e oxigênio - Na2O ii. Alumínio e cloro - AlCl3 iii. Bário e cloro - BaCl2 iv. Alumínio e sulfato - Al2(SO4)3 v. Magnésio e hidróxido - Mg(OH)2 vi. Potássio e acetato - KCH3CO2

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COMPOSTOS IÔNICOS - EXERCÍCIOS 2. Escreva fórmulas para os compostos iônicos formados por um cátion de alumínio e cada um dos seguintes ânions: Prevemos que um cátion de alumínio tenha uma carga 3+, porque o alumínio é da família 3A. a) Íon fluoreto; O flúor é da família 7A, prevemos que a carga seja (1-). Logo, precisa de 3 íons de F- para combinar com o Al3+. O composto é AlF3. b) Íon sulfeto; O enxofre é da família 6A, prevemos que a carga seja (2-). Logo, precisa de 2 íons de Al3+ para combinar com 3 íons de S2-. O composto é Al2S3. c) Íon nitrato. O nitrato, prevemos que a carga seja (1-). Logo, o composto formado é Al(NO3)3. 35’

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NOMES DOS ÍONS MONOATÔMICOS CÁTION

ÂNION

íon + nome do elemento

nome do elemento + eto

Íon sódio

cloreto

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NOMES DOS ÍONS MONOATÔMICOS ÂNION

nome do elemento + eto

cloreto 37’

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NOMES DOS ÍONS METÁLICOS ELEMENTOS DO GRUPO PRINCIPAL  Os cátions metálicos são nomeados pelo elemento representativo seguido da palavra “íon”.

sódio

Na

Na+

íon sódio

bário

Ba

Ba2+

íon bário

alumínio

Al

Al3+

íon alumínio

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MOLÉCULAS, ÍONS E SEUS COMPOSTOS – FFC

NOMES DOS ÍONS METÁLICOS ELEMENTOS DE TRANSIÇÃO  Metais do grupo B (de transição) podem ter mais do que uma carga possível.  Use numerais romanos, para indicar a carga sobre do metal.

Cu

Cu+

íon cobre (I)

Cu

Cu2+

íon cobre (II)

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NOMES DOS ÍONS METÁLICOS ELEMENTOS DE TRANSIÇÃO  O número de oxidação (carga) encontrado a partir da fórmula.  Por exemplo: Verificar as cargas do Fe, nas duas fórmulas. FeCl2

Cl-, qual a carga do Fe?

Fe2+, Fe (II)

FeCl3

Cl-, qual a carga do Fe?

Fe3+, Fe (III)

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NOMES DOS CÁTIONS COMUNS

41’

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NOMES DOS ÂNIONS COMUNS

ânions monoatômicos

elemento + eto peróxido (O22-)

ânions poliatômicos

hidróxido (OH-) cianeto (CN-)

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brom + eto

42’

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NOMES DOS ÂNIONS COMUNS

ânions poliatômicos

O2

+ O2 = ato - O2 = ito

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NOMES DOS ÂNIONS COMUNS

(a)

(b)

 Quimiossíntese: É a reação que produz energia química, convertida da energia de ligação dos compostos inorgânicos oxidados.  Nitrificação: É o processo químico que ocorre pela ação de microorganismos. Dividido em duas etapas: Nitrosação (a) e Nitratação (b).

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NOMES DOS ÂNIONS COMUNS

OXIÂNIONS

Ânions poliatômicos contendo oxigênio. São denominados em ordem decrescente de oxigênio.

quantidade de oxigênio MOLÉCULAS, ÍONS E SEUS COMPOSTOS – FFC

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NOMES DOS ÂNIONS COMUNS  Ânions poliatômicos contendo oxigênio + hidrogênio.

CO32-

HCO3-

ânion carbonato

ânion hidrogenocarbonato ou bicarbonato

PO43-

H2PO4-

ânion fosfato

ânion dihidrogenofosfato

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NOMES DOS ÂNIONS COMUNS

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NOMES DOS COMPOSTOS IÔNICOS  O nome de um composto iônico é construído a partir dos nomes íons positivo e negativo no composto.  O nome do íon negativo (ânion) é fornecido primeiro, seguido pelo nome do íon positivo (cátion), ligados pela preposição “de”.

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COMPOSTOS MOLECULARES  As moléculas são espécies químicas eletricamente neutras constituídas por pelo menos dois átomos (de um mesmo elemento ou não).  Sendo que, estes se unem por ligações estritamente covalentes (moleculares). Compostos moleculares podem ser gases, líquidos ou sólidos. Em contraste, os compostos iônicos são geralmente sólidos em temperatura ambiente.

cafeína

ácido cítrico 49’

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COMPOSTOS MOLECULARES  Os compostos moleculares binários têm dois elementos.  O H forma compostos binários com todos os ametais, exceto gases nobres.  Para compostos com (O, S e halogênios), segue a ordem:

H + ametal

ânion + de + hidrogênio

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COMPOSTOS MOLECULARES  Praticamente, todos os compostos moleculares binários de ametais são as combinações dos elementos das famílias 4A-7A uns com os outros ou com o H.  Na fórmula - a escrita é colocando-se os elementos em ordem crescente do número da família.  Nome do composto - o n° de átomos de um elemento é indicado com prefixos (di, tri, tetra, etc.) MOLÉCULAS, ÍONS E SEUS COMPOSTOS – FFC

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COMPOSTOS MOLECULARES  Finalmente, muitos dos compostos binários dos ametais foram descobertos há muitos anos e têm nomes comuns que ainda são usados.

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COMPOSTOS MOLECULARES - EXERCÍCIOS 1. Dê a formula para cada um dos seguintes compostos binários de não metais: a) Dióxido de carbono CO2 b) Triiodeto de fósforo PI3 c) Dicloreto de enxofre SCl2 d) Trifluoreto de boro BF3 e) Difluoreto de dioxigênio O2F2 f) Trióxido de xenônio XeO3 2. Nomeie os seguintes binários, compostos de não metal: a) N2F4 Tetrafluoreto de dinitrogênio b) HBr Brometo de hidrogênio c) SF4 Tetrafluoreto de enxofre d) BCl3 Tricloreto de boro e) P4O10 Decaóxido de tretafósforo f) ClF3 Trifluoreto de cloro MOLÉCULAS, ÍONS E SEUS COMPOSTOS – FFC

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