Universo da Química: AULÃO DE ISÓTOPOS, ALOTROPIA, SOLUÇÕES, PARA OS 9º ANOS

ÁTOMOS ISÓTOPOS

- São átomos que pertencem ao mesmo elemento químico que apresentam massas diferentes.

Ex.: ₁₇Cl³⁵ e ₁₇Cl³⁷/₁H¹ ,₁H² e ₁H³ /₆C¹², ₆C¹³ e ₆C¹⁴/ ₁₉K³⁹ ,₁₉K⁴⁰ e ₁₉K⁴¹

* Nos átomos de hidrogênio temos o Monotério (₁H¹), Deutério (₁H²) e o tritério (¹H³).

ÁTOMOS ISÓBAROS

- São átomos de elementos químicos diferentes, que possuem o mesmo número de massa.

Ex.: ₁₈Ar⁴⁰ e ₁₉K⁴⁰/ ₂₀Ca⁴², ₂₁Sc⁴² e ₂₂Ti⁴²/ ₂₆Fe⁵⁷ e ₂₇Co⁵⁷/ ₁₉K⁴⁰ e ₂₀Ca⁴⁰

ÁTOMOS ISÓTONOS

- São átomos de diferentes elementos químicos, com mesmo número de nêutrons.

Ex.: ₂₂Ti⁵⁰ e ₂₆Fe⁵⁴/ ₁₉K³⁹ e ₂₀Ca⁴⁰

ÁTOMOS, ÍONS E ESPÉCIES ISOELETRÔNICOS

- São os átomos e íons que possuem o mesmo número de elétrons.

Ex.: ₈O–2, ₉F^–1 e ₁₂Mg⁺²/ MgH₂, NO⁺¹ e ₁₄Si, ₁₁Na⁺¹/ ₈O^–2 e ₁₀Ne²⁰

- Como já sabemos, substâncias são diversos tipos de matéria e podem se classificar em:

I - SUBSTÂNCIA SIMPLES

- É aquela formada por átomos do mesmo elemento químico, ou seja, átomos iguais.

Ex.: O₂, H₂, He, Fe, Cl_2, Al, O₃, P₄,S₈...

II – SUBSTÂNCIA COMPOSTA

- É aquela formada por átomos de elementos químicos diferentes.

Ex.: NaCl, HBr, KOH, CaO, H₂O, FeCl₃, C₆H₁₂O₆, KMnO₄, Na₄[Fe(CN)₆]...

III - SUBSTÂNCIA PURA

- É a substância simples ou composta, formada por moléculas quimicamente iguais entre si. Possui propriedades bem definidas tais como: ponto de fusão, ponto de ebulição, etc. Dificilmente são encontradas na natureza, sendo em geral produzidas em laboratório. Abaixo, observamos os gráficos do aquecimento e do resfriamento de uma substância pura.

Ex.: H₂O, KI, NaCl, CO₂, KmnO₄, C₁₂H₂₂O₁₁ ...

GRÁFICOS DE AQUECIMENTO E RESFRIAMENTO

As substâncias ainda são classificadas de acordo com o número de átomos. Sendo assim elas podem ser:

A- Monoatômicas - quando são formadas por um só átomo,

Ex.: He, S, Ne, Fe, Ar, ...

B - Diatômicas - quando são formadas por dois átomos.

Ex.: H₂, O₂, Cl₂, HBr, HI, NaCl, NaI...

C - Triatômicas - quando são formadas por três átomos.

Ex.: H₂O, NaOH, CO₂, SO₂, O₃, HMnO, HIO, NaIO ...

D - Tetratômicas - quando são formadas por quatro átomos.

Ex.: NH₃, AlCl₃, NiBr₃, HClO₂, P₄, KIO₂ ...

E - Pentatômicas - quando são formadas por cinco átomos.

Ex.: CH₄, CCl₄, CBr₄, KMnO₃, KIO₃ ...

COMBINAÇÃO

- É a reunião de duas ou mais substâncias que perdem suas propriedades características, para formar uma outra substância com propriedades e características diferentes das anteriores. A combinação é um fenômeno químico com proporções constantes, tendo, portanto, fórmula.

Ex.:

H₂ + ½ O₂ --------- H₂O. (A formação da água)

2 Al + 3 Cl₂ --------- 2 AlCl₃. (A formação de cloreto de alumínio)

C + O₂ --------- CO₂ (A formação do gás carbônico)

CO₂ + H₂O ---------- H₂CO₃(A formação do ácido carbônico)

ALOTROPIA

- É a formação de duas ou mais substâncias diferentes pelos átomos do mesmo elemento químico.

Ex.: o enxofre rômbico e o enxofre monoclínico (diferem de volume, densidade e ponto de fusão), o carbono grafite e o carbono diamante (diferem na arrumação dos átomos, condução de corrente elétrica, dureza), o fósforo vermelho e fósforo branco (o vermelho não é tóxico), e o oxigênio, que difere na atomicidade, gerando o ozônio (O₃) e o gás oxigênio (O₂) propriamente dito.

a) O caso do enxofre

O enxofre apresenta três formas alotrópicas, todas com atomicidade 8. Elas são:

a.1 - enxofre rômbico

a.2 - enxofre monoclínico

a.3 - enxofre amorfo.

Os dois primeiros são formados por cristais e o último, não. Eles diferem quanto a estrutura, ou seja, a arrumação entre seus átomos.

b) O caso do fósforo

O fósforo apresenta basicamente dois estados alotrópicos, diferenciando entre si pelo número de átomos (atomícidade – tamanho da cadeia).

b.1 - O Fósforo branco é formado por molécula tetraédrica sendo bastante tóxico.

b.2 - O fósforo vermelho é formado por cadeias de tetraedros sendo não tóxico.

c) O caso do carbono

O Carbono apresenta basicamente três estados alotrópicos, diferenciando entre si pela arrumação dos átomos (estrutural).

C.1 - Na grafita (ou grafite), os átomos de carbono formam planos paralelos entre si. É um corpo amorfo, mole e bom condutor de eletricidade.

C.2 - No diamante, os átomos formam uma estrutura mais compacta. Seus átomos se unem numa estrutura cristalina má condutora de eletricidade e dura.

OBS: Existe ainda o caso do fulereno ou futeboleno.

- Até 1985, as únicas formas conhecidas do carbono eram estas duas: grafite e diamante. Naquele ano, um grupo de cientistas que estava de olho no espaço pesquisando estrelas vermelhas, um tipo formado essencialmente por carbono. Descobriu que os átomos de carbono podiam se organizar de uma maneira diferente, que não resultava nem no grafite nem no diamante. Essas novas formas de carbono foram chamadas fulerenos.

O nome esquisito surgiu mais ou menos assim: um dos cientistas que participou da descoberta gostava muito das obras em estilo geométrico de um famoso arquiteto, chamado Richard Buckminster Fuller, e quis homenageá-lo. Daí o nome em inglês fullerene colou, mesmo sob os protestos de outros cientistas que queriam que as novas formas de carbono fossem chamadas de... futebolenos! Veja a figura e entenda por quê!

d) O caso do oxigênio

- O oxigênio apresenta basicamente dois estados alotrópicos, diferenciando entre si pelo número de átomos que formam a molécula.

d.1 - Existe o gás oxigênio (O₂) que é uma molécula diatômoca. O oxigênio é uma molécula mais estável que a molécula do ozônio. É um gás incolor e inodoro.

d.2 – temos o gás ozônio (O₃) que é uma molécula triatômica. É a camada de ozônio protege a terra contra os raios ultravioletas. É um gás azul claro de cheiro irritante sendo usado como bactericida.

SOLUÇÕES E SUSPENSÕES

As misturas homogêneas são chamadas também de soluções, e apresentam apenas uma fase.

Ex.: soro fisiológico, água do mar ou um refrigerante sem gás, água mineral, álcool caseiro, acetona de farmácia, ar despoluído, colírios etc ...

- As misturas heterogêneas são denominadas de suspensões, e apresentam mais de uma fase.

Ex.: ar poluído, água da praia, leite, iogurte, sangue, espumas, etc ...

DISSOLUÇÃO

- É o fenômeno físico no qual uma substância se mistura com outra, dando origem a uma solução.

Ex.: a preparação do soro caseiro, a fabricação de refrigerantes, sucos, do nosso café solúvel de todos os dias.

SOLVENTE E SOLUTO

- Para definirmos melhor, vamos tomar como exemplo a preparação de uma solução com um copo de água e uma colher de sal. A água dissolverá o sal, portanto será o solvente. O sal será dissolvido pela água, por consequência será o soluto. De acordo com a quantidade de soluto dissolvido, as soluções podem ser:

A - SOLUÇÃO DILUÍDA

- É aquela que contém pouca quantidade de soluto, ou seja, o soluto não atinge o coeficiente de solubilidade da solução. Ex.: 10g de sal num litro de água, colírios, soro fisiológico, água de piscina, álcool 20% (caseiro), vinagre ...

B - SOLUÇÃO CONCENTRADA

- É aquela que contém grande quantidade de soluto, sem que se esgote a capacidade de dissolução do solvente. Neste caso, o coeficiente de solubilidade não foi atingido.

Ex.: sucos desidratados (Concentrados) para preparo, 300g de sal num litro de água.

C - SOLUÇÃO SATURADA

- É aquela que contém uma quantidade tão grande de soluto dissolvido, que a capacidade de dissolução do solvente esgota-se. Neste caso, o coeficiente de solubilidade foi atingido.

Ex.: no caso da solução concentrada, continuamos a adicionar colheres de sal. Chegará a um ponto que a água não conseguirá mais dissolver o sal. A água do mar é um exemplo natural dessa solução.

C - SOLUÇÃO SUPERSATURADA

- É aquela que depois de saturada, é aquecida, para provocar novas brechas entre as moléculas que estando em movimento aceitam novas partículas de soluto.

Ex: É a produção do gelo instantâneo. (blog universechemistry.blogspot.com)

Como vemos na figura ao lado, após aquecida, a solução (água + acetato de sódio) que é altamente instável, é resfriada, e recebe o GÉRMEM DE CRISTALIZAÇÃO, que é a menor porção de soluto capaz de precipitar todo excesso de soluto dissolvido.

CONCENTRAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO (C)

- É o quociente entre a massa do soluto, em gramas, e o volume da solução, em litros, onde: C - concentração, m₁ - massa do soluto, V - volume da solução.