química - Núcleo de Aprendizagem

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QUÍMICA - 1
Estudo Gráfico das mudanças de estado:
química
• Comportamento das substâncias puras
Temperatura (T)
PF e PE = constantes
INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA QUÍMICA
01. Conceitos fundamentais
UNIVERSO = MATÉRIA + ENERGIA
Matéria: tudo aquilo que tem massa e ocupa um lugar no espaço.
Energia: capacidade de produzir trabalho.
Substâncias: são os diferentes tipos de matéria.
Corpo: porção limitada de matéria (ex.: pedaço de madeira).
Objeto: corpo com função definida (ex.: banquinho de madeira).
Sistema: é uma porção limitada do universo, considerada como um todo para
efeito de estudo. Tudo o que não fizer parte do sistema em estudo é
considerado como ambiente.
Líquido
PF
Sólido
Calor fornecido (Q)
• Comportamento das misturas
Temperatura (T)
Classificação das substâncias (ou materiais):
SUBSTÂNCIAS PURAS: São formadas por um único tipo de unidade (átomo,
molécula ou aglomerado iônico). Possuem fórmula definida e sofrem fusão e
ebulição em temperatura constante.
• SIMPLES OU ELEMENTARES: são formadas por um único tipo de elemento
químico e não podem ser decompostas em outras substâncias simples: O2,
O3, Ne, Fe, e C.
• COMPOSTAS: são formadas por elementos químicos diferentes e podem ser
decompostas em outras substâncias simples: H2O, H2SO4, NaCl e C6H12O6.
MISTURAS: São todos os tipos de matéria formados por mais de uma
substância pura (ou seja, mais de um tipo de unidade) e que sofrem fusão e/ou
ebulição em temperatura variável.
• HOMOGÊNEAS OU SOLUÇÃO: apresentam as mesmas propriedades
(aspectos) em toda sua extensão, possuindo uma única FASE: água + álcool,
oxigênio + nitrogênio.
• HETEROGÊNEAS: apresentam características diferentes em pontos
diferentes de sua extensão, possuindo mais de uma fase: água + óleo,
granito.
02. Estados físicos da matéria
ESTADO SÓLIDO:
Partículas muito próximas umas das outras.
Baixa energia cinética (Ec).
Alta organização (baixa entropia).
Forma e volume constantes.
ESTADO LÍQUIDO:
Partículas nem muito afastadas, nem muito próximas.
Energia cinética (Ec) maior que no estado sólido mas menor
que no estado gasoso.
Organização intermediária entre sólido e gasoso.
Volume constante e forma variável (depende do recipiente).
ESTADO GASOSO:
Partículas muito afastadas umas das outras.
Alta energia cinética (Ec).
Pequena organização (alta entropia).
Forma e volume variáveis.
Mudanças de estado físico:
PF e PE = variáveis
Gás
PE
Líquido
PF
Sólido
Calor fornecido (Q)
03. Critérios de pureza
1) Propriedades organolépticas: cor, cheiro e sabor: Este critério tem maior
utilidade para saber quando uma substância não é pura. A água, por exemplo, é
incolor, insípida e inodora. Se a água se apresentar com alguma destas
propriedades alteradas, então temos certeza que não se encontra pura.
2) Densidade (d = m/V): Para determinar a densidade devemos encontrar a
massa e o volume da amostra e compará-la com os valores padronizados para
a densidade da substância em questão. O alumínio, por exemplo, tem
densidade 2,7 g/cm3. Se determinarmos a densidade de uma amostra de
alumínio puro, deveremos encontrar este valor.
3) Solubilidade: Sal-de-cozinha puro em pequena quantidade deve dissolver-se
totalmente em água. Se uma porção não se dissolver, pode significar que esta é
constituída por uma impureza insolúvel.
4) Pontos de fusão e ebulição: ambos devem ser constantes ou
aproximadamente constantes nas substâncias puras.
04. Fenômenos químicos e fenômenos físicos
Fenômenos químicos: são aqueles onde ocorre formação de novas
substâncias (reações químicas). Podem ser representados através de
equações químicas como nos exemplos abaixo:
C + O2 → CO2 (produção do gás carbônico na queima do carbono)
N2 + 3 H2 → 2 NH3 (síntese da amônia)
H2SO4 + Ba(OH)2 → BaSO4 + 2 H2O (reação entre ácido e base)
Atenção: Durante as reações químicas podem ocorrer fenômenos como
mudanças de cor, cheiro ou sabor; produção de gases (efervescência) e
formação de precipitados.
Fusão
Condensação
Solidificação
Gás
PE
Vaporização
Sublimação
Fenômenos físicos: são aqueles onde NÃO ocorre formação de novas
substâncias. São exemplos de fenômenos físicos:
• Mudanças de estado físico.
• Preparação e separação de misturas.
• Funcionamento de uma lâmpada (elétrico).
• Queda dos corpos (gravitacional).
• Atração entre ferro e ímã (magnético).
• Reflexão e refração da luz (ópticos).
QUÍMICA - 2
05. Separação de misturas
Heterogêneas
Sólido + líquido
Líquido + líquido
Gás + Sólido
Sólido + Sólido
Homogêneas
Sólido + líquido
Líquido + líquido
Líquido + líquido
Gás + gás
Exemplo
Água + areia
Sangue
Água + óleo
Ar + poeira
Feijões + pedras
Areia + Sal
Areia + pó-de-ferro
Ouro + cascalho
Areia + isopor
Processo
Decantação, Filtração
Centrifugação
Decantação, Sifonação
Decantação, Filtração
Catação
Dissolução fracionada
Separação magnética
Levigação ("arrasto")
Flotação
Exemplo
Água + sal
Água + álcool
Petróleo
Ar atmosférico
Processo
Destilação simples
Destilação fracionada
Destilação fracionada
Liquefação fracionada
Cromatografia: utilizam-se solventes específicos para realizar a separação
de substâncias conforme a solubilidade de cada uma. Empregada para a
separação de pigmentos, componentes de misturas complexas (como gasolinas
etc).
Eletroforese: moléculas ou fragmentos de moléculas são separados em um
gel utilizando-se uma diferença de potencial elétrico. Baseia-se na massa das
partículas (tamanho) e sua carga elétrica. Utilizada em Biologia Molecular para
separação de proteínas, DNA e RNA.
06. Vidraria de Laboratório
• Não aquecer tubos de ensaio com a boca virada para si ou para outra
pessoa.
• Não aquecer reagentes em sistema fechado.
• Não provar ou ingerir drogas ou reagentes de laboratório.
• Usar sempre material adequado. Não faça improvisações.
• Não pipetar, principalmente, líquidos cáusticos ou venenosos com a boca.
Use os aparelhos apropriados.
• Não transportar produtos químicos de maneira insegura, principalmente em
recipientes de vidro e entre aglomerações de pessoas.
• Ler o rótulo antes de abrir a embalagem. Verificar se a substância é
realmente aquela desejada. Abrir as embalagens em área bem ventilada.
Fechar hermeticamente a embalagem após a utilização.
• Considerar o perigo de reação entre substâncias químicas e utilizar
equipamentos e roupas de proteção apropriadas.
• Tomar cuidado durante a manipulação e uso de substâncias químicas
perigosas, utilizando métodos que reduzam o risco de inalação, ingestão e
contato com pele, olhos e roupas.
• Lavar as mãos e as áreas expostas regularmente.
• Se atingir os olhos, abrir bem as pálpebras e lavar com bastante água.
Atingindo outras partes do corpo, retirar a roupa impregnada e lavar a pele
com bastante água.
• Em caso de acidente por contato ou ingestão de produtos químicos procure
o médico indicando o produto utilizado.
• Tratar dos derramamentos utilizando métodos e precauções apropriadas
para as substâncias perigosas.
• Não entre em locais de acidentes sem uma máscara contra gases.
• Comunicar imediatamente qualquer acidente ocorrido.
ATENÇÃO:
Béquer
Erlenmeyer
Pipetas
Balão
• Nunca adicione água a ácidos fortes (sulfúrico, nítrico). Quando precisar,
adicione o ácido lentamente à água.
• Não ferva, diretamente na chama, álcool ou outros solventes inflamáveis.
Eles devem ser aquecidos em banho-maria.
• Não cheire diretamente nos frascos de substâncias químicas. Abra o frasco
e abane o ar em direção ao seu nariz até perceber o cheiro.
• Siga com muita atenção os roteiros e protocolos. Se não é familiarizado com
o procedimento, estude-o antes e informe-se sobre os riscos.
modificado de www.eel.usp.br/julio/quimicageralexperimental2006.doc
FIXAÇÃO E APROFUNDAMENTO
Bico de
Bunsen
MATERIAL
Tubo de ensaio
Béquer
Erlenmeyer
Pipetas
Balão volumétrico
Bico de Bunsen
Condensadores
Proveta
Bureta
Condensadores
Proveta
Bureta
USO
Reações químicas, aquecimento.
Preparo de soluções, aquecimento em geral, filtrações.
Reações químicas com agitação, titulações.
Medidas precisas de volumes. A pipeta volumétrica tem
maior precisão nas medidas do que a pipeta graduada.
Preparo de soluções.
Aquecimento de substâncias.
Destilações.
Medidas de volumes de líquidos ou sólidos por imersão.
Medidas de volumes especialmente nas titulações.
PARA SABER MAIS:
REGRAS DE SEGURANÇA NO LABORATÓRIO
•
•
•
•
•
Use sempre guarda-pó.
Não fume, não coma ou beba no laboratório.
Evite trabalhar sozinho, e fora das horas de trabalho convencionais.
Não jogue resíduos de solventes ou material insolúvel nas pias.
Não aspirar gases ou vapores. Realize os trabalhos dentro de capelas ou
locais bem ventilados.
• Não trabalhar com material imperfeito, principalmente o de vidro que
contenha pontas ou arestas cortantes.
• Fechar com cuidado as torneiras de gás, evitando o seu escapamento.
• Não deixar vidro quente em lugares onde possam pegá-los indevidamente.
01. Conceitue matéria, energia, substância, corpo, objeto e sistema.
02. Conceitue e exemplifique: substância pura e mistura.
03. Conceitue e exemplifique: substância pura simples, substância pura
composta, mistura homogênea e mistura heterogênea.
04. Classifique os seguintes sistemas: água destilada, água sanitária, água
pesada, água dura, água mineral, água oxigenada, sangue, leite, granito,
diamante, ouro 18 quilates, um diamante de 20 quilates, aguarrás.
05. Caracterize os estados sólido, líquido e gasoso.
06. Nomeie as mudanças de estado físico possíveis.
07. Caracterize o gelo, a água líquida e o vapor d’água em termos de distância
média entre as partículas, energia cinética e entropia.
08. Cite exemplos de substâncias que sofrem sublimação.
09. Cite o comportamento de substâncias puras, misturas homogêneas, liga
eutéticas e misturas azeotrópicas durante a fusão e a ebulição.
10. Como varia a energia cinética de uma substância pura durante o
aquecimento, fusão e ebulição.
11. Cite os principais critérios de pureza.
12. Diferencie e exemplifique os fenômenos químicos e físicos.
13. Caracterize e exemplifique os processos de filtração, decantação e
destilação.
14. Diferencie destilação simples e fracionada.
15. Explique os processos de cromatografia e eletroforese e cite suas
aplicações.
16. Cite 5 exemplos de vidraria usadas em laboratório e seus usos.
17. Descreva uma montagem para destilação da mistura água + álcool.
18. Cite 3 cuidados que devemos ter no laboratório.
19. Diferencie reação química e equação química.
20. Como podemos proceder para separar uma mistura de areia, sal e bolinhas
de isopor? Descreva os passos e os procedimentos.
21. Como devemos proceder para separar os gases nitrogênio, oxigênio e
argônio presentes no ar atmosférico?
QUÍMICA - 3
EXERCÍCIOS PROPOSTOS – LISTA 1
01. A dilatação de um metal quando aquecido é melhor explicada devido
A) ao aumento do tamanho dos átomos.
B) ao aumento do número de átomos.
C) ao aumento das distâncias entre os átomos.
D) ao aumento de massa resultante do ganho de calor.
02. Dois recipientes idênticos (I e II) contêm uma mesma solução de água e sal
de cozinha inicialmente à mesma temperatura, sob pressão 760 mmHg. O
recipiente I contém o dobro do volume da solução presente em II. Aquecendo-se
os recipientes em chamas idênticas espera-se que:
A) Os líquidos entrem em ebulição a uma temperatura inferior a 100oC.
B) O conteúdo do recipiente I entrará em ebulição numa temperatura mais alta
do que o conteúdo do recipiente II.
C) A água no recipiente II se esgotará mais rápido do que a do recipiente I.
D) A temperatura de início de ebulição e o tempo necessário para a ocorrência
da ebulição da água são rigorosamente iguais nos dois recipientes.
03. O esquema mostra o comportamento de uma determinada mistura de
substâncias submetida a alguns processos de purificação.
Considerando-se os resultados obtidos e seus conhecimentos sobre o assunto,
assinale a afirmativa INCORRETA
A) A MISTURA INICIAL é um sistema com mais de uma fase.
B) O Material X é constituído apenas pela Substância A.
C) O aquecimento do Material Y resultou numa destilação.
D) As Substâncias B, C e D são solúveis na Substância A.
04. Uma substância, ao ser aquecida, funde sob temperatura constante.
A) Esta substância certamente é uma substância pura.
B) Esta substância certamente é uma mistura homogênea.
C) Esta substância pode ser uma mistura homogênea.
D) Esta substância pode ser uma mistura azeotrópica.
05. Em todas as frases abaixo existem erros conceituais sobre a química.
Erros desta natureza são muito comuns no cotidiano. Só NÃO existe erro
em qual afirmativa?
A) "Sanduíches naturais são isentos de qualquer tipo de química."
B) "A água é uma substância indispensável para a vida em nosso
planeta."
C) "O gás oxigênio é um composto presente em considerável quantidade
na nossa atmosfera."
D) "O elemento cloro é um sólido branco usado no tratamento da água
das piscinas."
06. Um estudante do ensino fundamental após uma aula introdutória sobre
ácidos, bases e suas propriedades escutou a seguinte frase de seu
professor: “Quando misturamos ácido clorídrico e soda cáustica
obtemos sal de cozinha e água”. Isto levou o estudante a imaginar que,
caso misturasse estas duas substâncias em um copo, poderia beber um
pouco do resultado desta reação sem nenhum risco para sua saúde. O
estudante está
A) certo, pois trata-se de uma reação de neutralização.
B) certo, pois todas as substâncias citadas são inócuas para sua saúde.
C) errado, pois os reagentes sempre apresentam impurezas tóxicas.
D) errado, pois pode ocorrer sobra de um dos reagentes após a mistura.
07. O ozônio (O3) é uma substância com forte capacidade oxidante. O ozônio
estratosférico (entre 20 e 50 km de altitude) pode ser criado ou destruído a partir
de uma série de reações complexas. Ele é também um gás de efeito estufa, por
absorver a radiação infravermelha que é liberada pela Terra. O ozônio
troposférico (até 10 km de altitude) pode ser obtido através do deslocamento do
ozônio estratosférico em quantidades limitadas, mas ele é principalmente
produzido por reações fotoquímicas complexas associadas a emissão de
poluentes, frequentemente logo acima de grandes cidades.
Alterações nas concentrações do ozônio troposférico e estratosférico são
prejudiciais ao homem. Assim sendo:
A) O aumento do O3 estratosférico pode provocar casos de câncer de pele.
B) A diminuição do O3 troposférico bloqueia a maior parte dos raios
ultravioleta.
C) A diminuição do O3 estratosférico relaciona-se com ocorrência do efeito
estufa.
D) O aumento do O3 troposférico provoca irritação dos olhos, nariz e garganta.
08. "Aristóteles, filósofo grego, desenvolveu uma teoria
que foi aceita pela maioria dos estudiosos da época
(século IV a.C.), que dizia: o universo seria formado
pela combinação de elementos fundamentais: terra,
água, ar e fogo. Tais elementos podiam se
transformar uns nos outros pelas mudanças de suas
propriedades e ao se combinarem davam origem a
todos os materiais."
Dentre os "elementos fundamentais" propostos por Aristóteles, assinale a
alternativa INCORRETA:
A) A terra é uma mistura heterogênea formada fundamentalmente por areia,
argila e matéria orgânica.
B) A água, quando no estado de pureza, é uma substância composta.
C) O ar sem poluição é uma mistura homogênea onde predomina O2.
D) O fogo é a manifestação da liberação de energia térmica e luminosa
durante uma reação química.
09. A presença de materiais indesejáveis no ar altera a composição da
atmosfera terrestre, tornando-a praticamente irrespirável. Em São Paulo, foi
realizado um rigoroso programa de racionamento do tráfego de veículos
automotores, com o objetivo de diminuir os índices de poluição. Com
relação a esse problema, escolha a alternativa correta:
A) o ar ideal para se respirar deve ser constituído somente de Oxigênio;
B) o ar ideal para se respirar deve ser constituído mais de Oxigênio do
que de Nitrogênio;
C) o ar não poluído e adequado ao ser humano deve ser constituído de
Nitrogênio, Oxigênio e Hidrogênio em partes iguais;
D) a atmosfera terrestre não poluída é constituída mais de Nitrogênio do
que de Oxigênio.
10. A amostra de uma substância foi analisada em um laboratório e, como
resultado, obteve-se o seguinte gráfico:
Dentre as seguintes alternativas, assinale aquela que NÃO está correta em
relação ao gráfico:
A) O gráfico representa a mudança de fase de uma espécie química pura.
B) A temperatura de fusão da substância é menor que a da água pura.
C) O tempo gasto para se fundir a substância é o mesmo para a ebulição.
D) Aos 30 minutos a substância encontra-se no estado líquido.
11. Para separarmos os diversos pigmentos que podem ser extraídos da folha
de uma planta utilizando álcool fervente podemos utilizar:
A) destilação simples
B) centrifugação
C) filtração
D) cromatografia
QUÍMICA - 4
EXERCÍCIOS PROPOSTOS - LISTA 2
12. Todos os materiais abaixo estão corretamente classificados, EXCETO
A) gasolina + álcool comum = mistura homogênea
B) gás hélio = substância pura simples
C) bronze (liga Cu + Sn) = substância pura composta
D) água + gasolina = mistura heterogênea
13. Durante a mudança de estado da água sólida para água líquida ocorrem
todas as alterações descritas abaixo, EXCETO
A) Aumento da distância média entre as partículas.
B) Aumento da energia cinética das partículas.
C) Diminuição da organização do sistema.
D) Absorção de energia pelo sistema.
B) Gasolina
D) Ozônio
15. Qual dos processos abaixo NÃO é um processo químico:
A) Azedamento do leite.
B) Enferrujamento de um prego.
C) Exalação do perfume de um frasco.
D) Fotossíntese.
16. Para a separação de uma mistura de areia com pedaços de isopor podemos
usar a técnica de:
A) flotação
C) tamização
B) levigação
D) separação magnética
17. Observe os sistemas
gasosos ao lado onde as
esferas de cores diferentes
representam átomos de
elementos distintos:
Sobre esses sistemas, a
afirmação INCORRETA é:
A) I contém duas substâncias simples formando uma mistura homogênea.
B) II contém uma substância pura composta.
C) III contém três substâncias formando uma mistura heterogênea.
D) IV contém duas substâncias compostas formando uma mistura homogênea.
18. Três amostras materiais (I, II e III) foram submetidas a diferentes
processos de análise, sob pressão de 1 atm, obtendo-se os dados a seguir.
• Amostra I: É um gás incolor que liquefaz a uma temperatura de 183oC. Quando submetido a processos usuais de decomposição,
permanece a mesma substância.
• Amostra II: É um sólido branco que apresenta ponto de fusão igual a
800oC e ponto de ebulição igual a 1413oC. Quando submetido a
eletrólise ígnea origina duas substâncias.
• Amostra III: É um líquido límpido e incolor que não mantém uma
temperatura constante durante sua ebulição. Após a destilação
observa-se a formação de cristais brancos no fundo do recipiente.
As amostras I, II e III podem ser, respectivamente,
A) substância pura, mistura homogênea e mistura heterogênea.
B) substância simples, substância composta e solução.
C) substância simples, mistura homogênea e mistura homogênea.
D) solução gasosa, substância pura e substância composta.
19. Os desenhos esquemáticos abaixo indicam as possíveis disposições de
moléculas de água nos três estados físicos da matéria.
I
II
21. A destilação do petróleo permite extrair, entre outros, os seguintes produtos:
A) querosene, diesel, óleos lubrificantes.
B) gasolina, etanol, glicerina.
C) diesel, asfalto, octanol.
D) gasolina, parafina, albumina
22. O desenho ao lado representa uma
montagem feita em laboratório com o
objetivo de promover uma
A) reação entre ácidos e bases.
B) separação de componentes de
mistura homogênea.
C) filtração a vácuo.
D) combustão completa de um
hidrocarboneto.
14. É exemplo de substância pura composta:
A) Cloreto de sódio (NaCl)
C) Ar atmosférico sem poluição
20. Durante o aquecimento da água pura, observam-se as bolhas subindo para
a superfície do líquido. Essas bolhas são constituídas de
A) gases dissolvidos na água.
B) hidrogênio.
C) gás carbônico e oxigênio.
D) vapor d'água.
III
As melhores representações para os estado de gelo, água líquida e vapor
d’água são, respectivamente:
A) I, II e III
B) I, III e II
C) II, I e III
D) II, III e I
VESTIBULAR
23. (PUCMG-modificada) Considere as afirmações:
I. Os dois gases mais abundantes do ar são nitrogênio e oxigênio.
II. O elemento carbono forma mais de uma substância simples.
III. As substâncias simples do cloro, do oxigênio, do bromo e do iodo são
gasosas.
IV. Em geral, as substâncias simples dos metais são mais densas do que as
dos não-metais.
V. Todas as substâncias simples são formadas por elementos de não-metais.
São CORRETAS as afirmações:
A) I e II apenas.
B) I, III e IV apenas.
C) III, IV e V apenas.
D) I, II e IV apenas.
24. (PUCMG) Uma substância pura é caracterizada por:
A) ser um sistema homogêneo.
B) ter composição e propriedades físicas constantes.
C) ser constituída de átomos de um mesmo elemento.
D) ser constituída de átomos de elementos diferentes.
25. (PUCMG) Considere os sistemas:
I - granito
II - sangue
IV - gasolina
V - nitrogênio + oxigênio
As misturas heterogêneas são:
A) I, II e III
B) I, III e IV
C) I, II apenas
D) II, III e V
III - água + gelo
26. (PUCMG) É propriedade organoléptica de uma substância:
A) densidade.
B) massa.
C) ponto de fusão.
D) cor.
27. (FAAP) Um químico verifica que certa amostra de um sólido é parcialmente
solúvel numa certa quantidade de álcool. Empregando excesso de álcool,
também não se consegue dissolver o resíduo. Em vista desses fatos, conclui-se:
A) a amostra é constituída por uma substância pura.
B) a dissolução parcial da amostra indica que ocorreu uma transformação
química.
C) a amostra é constituída por uma mistura.
D) se o químico usasse água, em vez de álcool, teria dissolvido toda a mistura.
28. (UFMG) A figura representa a água no estado
líquido. As bolinhas representam as moléculas
formadas por átomos de hidrogênio e oxigênio.
Os intervalos entre essas bolinhas representam:
A) ar.
B) espaços vazios.
C) forças de atração.
D) oxigênio.
QUÍMICA - 5
29. (FMC) O gráfico
ao lado foi apresentado a um grupo
de estudantes, com o
objetivo de fornecer
dados para identificação de uma substância pura.
A) Balão volumétrico, pipeta volumétrica, dessecador, pipeta graduada, bureta
e proveta.
B) Balão de destilação, pipeta graduada, condensador, pipeta volumétrica,
bureta e proveta.
C) Balão volumétrico, pipeta volumétrica, kitassato, pipeta graduada,
condensador, proveta e bureta.
D) Balão volumétrico, pipeta graduada, balão de destilação, pipeta volumétrica,
proveta e bureta.
Temperatura (o C)
+ 78
- 34
0
5
12
15
18
Tempo (s)
Todas as afirmativas feitas pelos estudantes a respeito do gráfico estão corretas,
EXCETO
A) O tempo gasto para fundir a espécie química é o mesmo gasto na ebulição.
B) O gráfico representa, no intervalo de tempo de 12 a 15 segundos, a espécie
química no estado líquido.
C) A temperatura de fusão da espécie química é menor que a da água pura.
D) Acima de +78°C, a espécie química encontra-se na fase gasosa.
30. (PUCMG) Quando se borrifa água numa chapa superaquecida, as gotículas
do líquido ficam “dançando” na superfície da chapa. Este fenômeno chama-se:
A) liquefação.
B) sublimação.
C) calefação.
D) condensação.
31. (UFMG) Um balão de vidro, que contém água, é aquecido até que essa
entre em ebulição. Quando isso ocorre,
• desliga-se o aquecimento e a água para de ferver;
• fecha-se, imediatamente, o balão; e, em seguida,
• molha-se o balão com água fria; então,
• a água, no interior do balão, volta a ferver por alguns segundos.
Assim sendo, é CORRETO afirmar que, imediatamente após o balão ter
sido molhado, no interior dele,
A) a pressão de vapor da água aumenta.
B) a pressão permanece constante.
C) a temperatura da água aumenta.
D) a temperatura de ebulição da água diminui.
32. (PUCMG) Numa coleta seletiva de lixo, foram separados os seguintes
objetos: uma revista, uma panela de ferro, uma jarra de vidro quebrada e
uma garrafa de refrigerante pet.
Assinale o objeto que causa maior prejuízo ambiental por ser de difícil
reciclagem.
A) revista.
B) panela de ferro.
C) jarra de vidro quebrada.
D) garrafa de refrigerante pet.
33. (UFVJM) Fenômenos químicos acontecem, constantemente, em nosso
dia-a-dia, mesmo que não os percebamos. Considere estas tarefas simples
realizadas em uma cozinha:
I. Fermentação da massa na fabricação de um bolo.
II. Queima de açúcar para fazer caramelo.
III. Dissolução de açúcar no café.
IV. Acendimento de um fósforo.
V. Fervura da água.
ASSINALE a alternativa que relaciona apenas fenômenos químicos.
A) II, III e IV.
B) I, III e V.
C) III, IV e V.
D) I, II e
IV.
34. (UEL) No armário de um laboratório os alunos encontraram as seguintes
vidrarias: béquer, tubos de ensaio, erlenmeyer e as representadas abaixo:
I
II
III
IV
V
VI
As vidrarias representadas pelas figuras I, II, III, IV, V e VI são, respectivamente:
35. (UFMG) Algumas propriedades físicas são características do conjunto das
moléculas de uma substância, enquanto outras são atributos intrínsecos a
moléculas individuais. Assim sendo, é CORRETO afirmar que uma propriedade
intrínseca de uma molécula de água é a
A) densidade.
B) polaridade.
C) pressão de vapor.
D) temperatura de ebulição.
36. (UFMG) Um balão de borracha, como os usados em festas de aniversário,
foi conectado a um tubo de ensaio, que foi submetido a aquecimento. Observouse, então, que o balão aumentou de volume.
Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que o aquecimento
A) aumenta a massa das moléculas de gás
B) aumenta o tamanho das moléculas de gás
C) diminui a densidade do gás presente no tubo
D) transfere todo o gás do tubo para o balão
37. (UFMG) O tratamento para obtenção de água potável a partir da água dos
rios pode envolver sete processos:
• coagulação;
• floculação;
• decantação;
• filtração;
• desinfecção com cloro gasoso, Cl2;
• correção de pH com óxido de cálcio, CaO; e
• fluoretação.
Considerando-se esses processos, é CORRETO afirmar que
A) a adição de óxido de cálcio aumenta o pH da água.
B) a decantação e a filtração são processos químicos.
C) a água tratada é uma substância quimicamente pura.
D) a desinfecção e a correção de pH são processos físicos.
38. (UFMG) A dose letal (DL50) - a quantidade de um pesticida capaz de matar
50% das cobaias que recebem essa dose - é expressa em miligramas do
pesticida por quilograma de peso da cobaia.
Este quadro apresenta os dados da solubilidade em água e da DL50 de três
pesticidas:
Pesticida
DDT
Paration
Malation
Solubilidade em água / (mg/L)
0,0062
24
145
DL50 / (mg/kg)
115
8
2000
Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que o pesticida com
maior potencial de se espalhar no ambiente por ação das chuvas e aquele com
maior toxicidade
A) são, respectivamente, o DDT e o paration.
B) são, respectivamente, o DDT e o malation.
C) são, respectivamente, o malation e o paration.
D) é, em ambos os casos, o malation.
39. (UFMG) Em um frasco de vidro
transparente, um estudante colocou 500
mL de água e, sobre ela, escorreu
vagarosamente, pelas paredes internas
do recipiente, 50 mL de etanol.
Em seguida, ele gotejou óleo vegetal sobre esse sistema. As gotículas formadas
posicionaram-se na região interfacial, conforme mostrado nesta figura:
Considerando-se esse experimento, é CORRETO afirmar que
A) a densidade da água é menor que a do etanol.
B) a densidade do etanol é maior que a do óleo.
C) a densidade do óleo é menor que da água.
D) a massa de água, no sistema, é 10 vezes maior que a de etanol.
QUÍMICA - 6
40. (UFVJM) As misturas são classificadas em homogêneas como, por exemplo,
água salgada, gasolina, ar, vinagre, vidros e heterogêneas. A mistura
homogênea apresenta uma única fase e a heterogênea, duas fases ou mais.
São exemplos de misturas heterogêneas: água + areia, água + óleo, água
gaseificada + gelo e óleo + gelo + granito.
Com base nesses dados, ASSINALE a alternativa que apresenta afirmação
correta.
A) Água gaseificada e gelo representam uma mistura homogênea.
B) Vinagre representa um sistema bifásico.
C) Água gaseificada e gelo representam um sistema trifásico.
D) Gelo e óleo representam uma mistura homogênea.
41. (UFMG) A figura representa um sistema
constituído de água em ebulição.
Todas as seguintes afirmativas relacionadas à
situação representada estão corretas, EXCETO
A)
B)
C)
D)
A vaporização é um processo endotérmico.
As bolhas formadas no interior do líquido são constituídas de vapor d'água.
O sistema apresenta água líquida em equilíbrio com vapor d'água.
Um grande número de moléculas está passando do estado líquido para o
gasoso.
42. (UFJF) O mercúrio é um metal líquido à temperatura ambiente. Ele é
utilizado no garimpo para extração de ouro, formando com este uma mistura
homogênea. Para separar os dois metais, basta aquecer a mistura para que o
mercúrio se evapore. Considerando-se essas informações, é INCORRETO
afirmar que:
A) a separação dos dois metais pode ser realizada, utilizando-se o método de
destilação.
B) a mistura dos metais apresenta duas fases.
C) o mercúrio se evapora em uma temperatura mais baixa que a do ouro.
D) o ouro se funde em uma temperatura mais alta que a do mercúrio.
E) o mercúrio é mais volátil que o ouro.
43. (UFOP) Um aluno encontrou em um laboratório três frascos contendo três
misturas binárias, conforme descrito a seguir.
1ª Mistura:
heterogênea, formada por dois sólidos
2ª Mistura:
heterogênea, formada por dois líquidos
3ª Mistura:
homogênea, formada por dois líquidos cujos pontos de
ebulição diferem em 20 °C
Marque a alternativa que indica os processos de separação mais adequados
para recuperar as substâncias originais na 1ª, 2ª e 3ª misturas,
respectivamente.
A) filtração, decantação e destilação simples
B) evaporação, destilação simples e decantação
C) decantação, destilação simples e destilação fracionada
D) sublimação, decantação e destilação fracionada
DESAFIOS
45. Quando colocamos uma panela ao fogo e adicionamos açúcar em seu interior
observamos dois fenômenos:
I - Inicialmente o açúcar "derrete" formando um líquido quase incolor.
II - Em seguida o açúcar "derretido" vai escurecendo gradativamente.
Os fenômenos I e II são, respectivamente:
A) Físico e Físico
B) Físico e Químico
C) Químico e Físico
D) Químico e Químico
46. (UFV)
O esquema representa
uma montagem usada
em destilação.
Identifique os
componentes indicados
pelos números:
47. (UFV-PASES) O gráfico abaixo representa a variação de temperatura
observada ao se aquecer uma substância A durante 100 minutos.
Considere que o experimento foi realizado nas CNTP.
De acordo com o gráfico acima, responda:
a) A temperatura de fusão da substância A é _______________________.
b) A temperatura de ebulição da substância A é _____________________.
c) O intervalo de temperatura em que A permanece sólida é ___________.
d) O intervalo de temperatura em que A permanece líquida é __________.
e) Sabendo-se que a substância A é líquida à temperatura ambiente e
insolúvel em água, que procedimento seria apropriado para a separação
de uma mistura de iguais volumes de água e da substância A?
__________________________________________________________
44. (UFMG) Na extração do ouro, os garimpeiros costumam utilizar mercúrio.
Nesse caso, boa parte desse metal é lançada no ambiente, o que se constitui
em risco ambiental.
Alguns dos processos físicos, químicos e bioquímicos que ocorrem com o
mercúrio, após seu lançamento no ambiente, estão representados nesta figura:
Considerando-se as informações fornecidas por essa figura e outros
conhecimentos sobre o assunto, é CORRETO afirmar que
A) a maior parte do mercúrio metálico é lançado na atmosfera.
B) a redução do mercúrio metálico leva à formação de Hg2+.
C) o mercúrio metálico é menos denso que a água.
D) o mercúrio metálico se acumula no organismo dos peixes.
48. A figura mostra uma cena no interior de um laboratório durante uma
aula.
RELACIONE 3 procedimentos ou situações de risco representados.
QUÍMICA - 7
8. Isótopos: São átomos de um mesmo elemento químico (mesmo número
atômico) que possuem números de massa diferentes. (Esta diferença decorre
do número de nêutrons ser diferente.)
ESTRUTURA ATÔMICA DA MATÉRIA
CONCEITOS SOBRE O ÁTOMO
1. Estrutura geral do átomo
Núcleo (prótons + nêutrons)
Eletrosfera (elétrons)
Região
Núcleo
Eletrosfera
Partícula
massa
carga
símbolo
Prótons
1
+1
p1+
Nêutrons
1
0
n1o
Elétrons
0
-1
e o−
2. Número Atômico (Z): É o número de prótons que um átomo apresenta. Este
número é característico para cada tipo de elemento. Exemplos: C = 6 e Zn = 30.
3. Número de Massa (A): Corresponde à soma do número de partículas
atômicas que possuem massa considerável, ou seja, prótons e nêutrons.
Espécie
Z
A
p1+
e o−
n1o
12 C
6
6
12
6
6
6
14
C
6
6
14
6
6
8
1
H
1
1
1
1
1
0
2
H ou D
1
3
H ou T
1
1
2
1
1
1
1
3
1
1
2
Observação: existem vários isótopos de grande importância, servindo a usos
diversos.
14
C a datação de achados arquelógicos
6
235
U a usado em reatores nucleares
92
131
I
53 a usado em exames da tireoide
Preencha o quadro abaixo. Para os cálculos considere 16O, 12C e 14N
Observação: para A ≤ 40 vale a relação Z = A/2.
4. Carga nuclear (+Z): Corresponde ao número de prótons (número atômico)
com sinal positivo.
5. Carga atômica: Num átomo neutro o número de prótons é igual ao número
de elétrons. Desta forma, ocorre a neutralização das cargas e a carga atômica
(carga total) é igual a zero.
Junto ao símbolo podem ser representadas as grandezas número atômico (Z),
número de massa (A) e carga (atômica ou iônica), conforme o modelo abaixo e
os exemplos que se seguem:
A carga atômica ou iônica
235
19 − 40 2 +
a 92 U ; 9 F ; 20 Ca
ZE
e 0−
n10
H2O (água)
D2O (água pesada)
HCO3- (íon bicarbonato)
NH4+ (íon amônio)
9. Isóbaros: São átomos de elementos químicos diferentes que possuem o
mesmo número de massa.
Z
A
p1+
e o−
n1o
39
19 K
19
39
19
19
20
39
Ca
20
20
39
20
20
19
Espécie
6. Carga iônica: Átomos podem ganhar ou perder elétrons. Assim, se o número
de prótons se tornar superior ao de elétrons o átomo passará a ter carga total
positiva (torna-se um íon positivo ou cátion). Por outro lado, se o número de
prótons se tornar menor do que o de elétrons o átomo passará a ter carga total
negativa (torna-se um íon negativo ou ânion).
7. Símbolos: Os símbolos para os átomos são constituídos de uma ou duas
letras derivadas do nome dos elementos.
Exemplos: Hidrogênio = H
Ouro = Au (de Aurum)
Hélio = He
Chumbo = Pb (de Plumbum)
Fósforo = P (de Phosphorum)
Prata = Ag (de Argentum)
Sódio = Na (de Natrium)
Mercúrio = Hg (de Hydrargyrum)
Potássio = K (de Kalium)
Cobre = Cu (de Cuprum)
p1+
Espécie
A=Z +N
10. Isótonos: São átomos de elementos químicos diferentes que possuem o
mesmo número de nêutrons.
Z
A
p1+
e o−
n1o
13
C
6
6
13
6
6
7
14
7N
7
14
7
7
7
Espécie
11. Alótropos: São as diferentes formas de um elemento se apresentar na
natureza.
Alótropos do Carbono
Grafite: Cn
Diamante: Cn
Fulereno: C60 ; C70
Muito duro, brilho
intenso
Bom condutor, lubrificante.
Exemplos: Complete o quadro abaixo
Espécie
Z
A
p1+
e 0−
n10
carga
nuclear
carga atômica
ou iônica
238 U
92
Mole, bom condutor, mais
estável.
31P 3 −
15
40 Ca 2 +
20
27
Al
Alótropos do Enxofre
Enxofre rômbico S8
Enxofre monoclínico S8
3+
35 +30
24 23 31
+2
Sólido e amarelo.
Forma mais estável
Sólido e amarelo.
QUÍMICA - 8
Alótropos do Oxigênio
Gás oxigênio: O2
Ozônio: O3
Utilizado na
respiração. Forma
mais estável
Filtra os raios
ultravioleta do sol.
Alótropos do Fósforo
Fórforo branco P4
Fósforo vermelho Pn (+ estável)
Queima em contato
com o ar, venenoso.
Vermelho, na
lateral de caixa de
fósforos.
12. Massa Atômica: É a média aritmética ponderada dos números de massa
dos diversos isótopos de um elemento. É encontrada na tabela periódica.
35,5
Massa atômica
Cl
17
Número atômico
Exemplo de cálculo da massa atômica: Na natureza existem dois isótopos do
cloro. O cloro-35 (número de massa = 35) corresponde a 75% dos átomos de
cloro e o cloro-37 corresponde aos 25% restantes. Os percentuais são obtidos a
partir do estudo de amostras obtidas na natureza e são chamados de
"abundância relativa". Para se calcular a massa atômica usa-se a fórmula
abaixo:
MA =
(número de massa 1 x %) + (número de massa 2 x %)
soma dos percentuais
MA =
(35 x 75) + (37 x 25)
(75 + 25)
MA = 35,5 u.m.a.
u.m.a. = unidades de massa atômica
u. ; g/mol; daltons...
Exercício: Na natureza existem dois isótopos diferentes do Boro: 10B e 11B.
Sabendo-se que a massa atômica do Boro é 10,8 g/mol, determine a
abundância relativa de cada isótopo.
03. Assinale a relação INCORRETA
A) Carbono e grafite são alótropos.
B) 31S e 31P são isóbaros.
C) 24Mg e 25Mg são isótopos.
D) 1H, 2D e 3T são isótonos.
04. As alternativas referem-se ao número de partículas constituintes de espécies
atômicas. É FALSO afirmar:
A) Dois átomos neutros com mesmo número atômico têm o mesmo número
de elétrons.
B) Um ânion com 52 elétrons e número de massa 116 tem 64 nêutrons.
C) Um átomo neutro, ao perder três elétrons, mantém inalterado seu número
atômico.
D) Um cátion com carga +3, 47 elétrons e 62 nêutrons tem número de massa
igual a 112.
05. Um íon de carga -3 tem o mesmo número de elétrons que um certo átomo
cujo número atômico é 14. Sabendo-se que o íon possui 20 nêutrons, o número
atômico e o número de massa do átomo que dá origem a esse íon são,
respectivamente:
A) 11 e 31
B) 14 e 34
C) 17 e 37
D) 37 e 17
E) 34 e 14
06. O átomo de carbono de número de massa 12 combina-se com átomos de
hidrogênio de número de massa 1 ou com átomos de deutério (D) um isótopo do
hidrogênio, de número de massa 2, formando CH4 e CD4, respectivamente.
Em relação às partícuals subatômicas constituintes dessas moléculas, a
afirmação ERRADA é
A) O número total de prótons presentes numa molécula CH4 é 10.
B) O número total de nêutrons presentes numa molécula CH4 é 10.
C) O número total de nêutrons presentes numa molécula CD4 é 10.
D) O número total de elétrons presentes numa molécula CH4 é 10.
07. Sabendo-se que existem na natureza dois isótopos do Lítio nas proporções:
6Li = 10% e 7Li = 90%, determine a massa atômica deste elemento.
A) 6,1 u
C) 6,8 u
01. Caracterize os prótons, elétrons e nêutrons quanto a localização, massa,
carga e símbolo.
02. O que é número atômico e qual a sua importância.
03. O que é número de massa.
04. Que são íons, ânions e cátions?
05. O que é carga nuclear?
06. Diferencie isótopos, isóbaros e isótonos. Exemplifique.
07. Que são alótropos? Exemplifique.
08. O que é massa atômica? Diferencie massa atômica e número de massa.
09. Qual o papel dos nêutrons no núcleo atômico?
10. Explique o processo de datação arqueológica usando carbono-14.
01. Um átomo, anteriormente neutro, perdeu três elétrons, ficando com 18
elétrons. Sabendo-se que seu número de massa é 41, qual seu número atômico
e seu número de nêutrons, respectivamente?
A) 16 e 25
B) 18 e 21
C) 20 e 22
D) 21 e 20
02. Qual dos seguintes valores referentes a um determinado átomo não se
altera quando o mesmo sofre ionização?
A) carga atômica
B) número de elétrons
C) carga nuclear
D) número total de partículas
B) 6,5 u
D) 6,9 u
08. Sabe-se que a massa atômica do Fe é 55,8 u, e que na natureza existem os
isótopos de número de massa 55 e 56, a abundância relativa do isótopo de
massa 55 é:
A) 20%
B) 30%
C) 70%
D) 80%
09. Três elementos químicos A, B e C apresentam números atômicos pares
consecutivos. Sabendo-se que A e B são isóbaros e A e C são isótonos,
podemos afirmar, EXCETO:
A) A e B possuem o mesmo número de núcleons.
B) A e C possuem o mesmo número de nêutrons.
C) O número de massa de C é maior que o de A.
D) B e C podem ser isótopos.
10. A datação de um fóssil é feita através do estudo comparativo da presença de
determinados ____________ neste material.
A lacuna acima fica corretamente preenchida com o termo:
A) isótopos
B) isóbaros
C) isótonos
D) alótropos
11. Dentre as espécies citadas abaixo, a que possui maior número total de
partículas sub-atômicas (prótons + elétrons + nêutrons) é:
2+
A) 40
20 Ca
B) 39
19 K
Sc 3+
C) 43
21
D) 39
18 Ar
QUÍMICA - 9
12. Considere as espécies químicas listadas abaixo:
12
6C
14
6C
14
7N
16
8O
I
II
III
IV
A respeito destas espécies é correto afirmar:
A) I e II são alótropos.
B) II e III são isótopos.
C) II e IV são isótonos.
D) I e III são isóbaros.
13. São dadas as seguintes informações relativas aos átomos hipotéticos
X, Y e W. O átomo Y tem número atômico 46, número de massa 127 e é
isótono de W. O átomo X é isótopo de W e possui número de massa igual a
130. O número de massa de W é 128.
O número atômico de X é igual a
A) 47
B) 49
C) 81
D) 83
14. Um íon X-1 tem 18 elétrons e 20 nêutrons. Portanto, o átomo neutro de
X tem:
A) 18 prótons.
B) 36 partículas no núcleo.
C) número atômico 17.
D) número de massa igual a 38.
15. Analise o trecho de reportagem abaixo, publicado em jornal de grande
circulação nacional.
Cientistas criam átomos de antimatéria em grande quantidade
Cientistas de um grupo internacional do laboratório Cern, em Genebra,
conseguiram pela primeira vez criar átomos de antimatéria em grande
quantidade, em um experimento que permitirá testar conceitos básicos da
física de partículas e sobre a composição do universo.
Os pesquisadores produziram 50.000 átomos de anti-hidrogênio, uma
partícula espelhada do hidrogênio comum, só que com cargas trocadas
(positivo no lugar de negativo, e vice-versa). As partículas existiram por
apenas milésimos de segundo, mas tempo suficiente para que sejam feitas
importantes medições sobre a estrutura e o comportamento da antimatéria,
diz o físico brasileiro Cláudio Lenz César, um dos coordenadores da
pesquisa, publicada on-line pela revista Nature.
Utilizando-se do texto e de seus conhecimentos, assinale a alternativa
INCORRETA:
A) No anti-hidrogênio os "prótons" devem ter carga negativa e os
"elétrons" devem ter carga positiva.
B) No anti-hidrogênio, os elétrons ficam no núcleo e os prótons ficam
girando em volta deles.
C) O hidrogênio é o átomo com estrutura mais simples, o que facilita este
tipo de pesquisa.
D) Armazenar átomos de anti-matéria por um longo intervalo de tempo
deve ser um passo complicado no desenvolvimento desta pesquisa.
VESTIBULAR
16. (PUCRS) O isótopo 241 do amerício, radioativo, é usado em detectores
domésticos de fumaça e na análise mineral dos ossos. O número de elétrons,
prótons e nêutrons do amerício 241 é, respectivamente,
A) 241, 241, 146
B) 95, 95, 148
C) 241, 241, 148
D) 146, 241, 241
E) 95, 95, 146
17. (PUCMG) Os elementos oxigênio e hidrogênio possuem 3 isótopos. O
número de moléculas de H2O diferentes entre si, formadas por esses isótopos,
é:
A) 6
B) 9
C) 12
D) 15
E) 18
18. (FEPAR) Com relação aos elementos químicos, afirma-se:
I) São constituídos por átomos que possuem o mesmo número atômico.
II) Os átomos que constituem um elemento químico podem ser isótopos.
III) Os isóbaros podem constituir um elemento químico.
IV) Os átomos que constituem um elemento químico podem ser isótonos.
São corretas as afirmativas:
A) II e III.
C) III e IV.
B) I e II.
D) I e III.
19. (UFMG) Analise este quadro, em que se apresenta o número de
prótons, de nêutrons e de elétrons de quatro espécies químicas:
Considerando-se as quatro espécies apresentadas, é INCORRETO afirmar
que
A) I é o cátion H+.
B) II é o ânion FC) III tem massa molar de 23 g / mol.
D) IV é um átomo neutro.
20. (UFSCar) Um modelo relativamente simples para o átomo o descreve
como sendo constituído por um núcleo contendo prótons e nêutrons, e
elétrons girando ao redor do núcleo. Um dos isótopos do elemento Ferro é
representado pelo símbolo 56
26 Fe . Em alguns compostos, como a
hemoglobi-na do sangue, o Ferro encontra-se no estado de oxidação 2+
(Fe2+). Considerando-se somente o isótopo mencionado, é correto afirmar
que no íon Fe2+:
A) o número de nêutrons é 56, o de prótons é 26 e o de elétrons é 24.
B) o número de nêutrons + prótons é 56 e o número de elétrons é 24.
C) o número de nêutrons + prótons é 56 e o número de elétrons é 26.
D) o número de prótons é 26 e o número de elétrons é 56.
E) o número de nêutrons + prótons + elétrons é 56 e o número de prótons é 28.
21. (UFV-PASES-modificada) O elemento Oxigênio existe nas formas
isotópicas 16O e 18O. A evolução climática do planeta pode ser estudada
em função do isótopo 18O, pois o processo de evaporação natural das
águas dos mares e oceanos envolve apenas a molécula de água contendo
o isótopo 16O, de maior abundância relativa. Sobre o isótopo oxigênio 18O,
no estado fundamental, é INCORRETO afirmar que possui:
A) número de massa 18.
B) 16 prótons.
C) número atômico 8.
D) 8 elétrons.
E) 10 nêutrons.
22. (UFVJM) Em relação à estrutura atômica, pode-se afirmar que a massa do
átomo
A) está igualmente repartida entre o núcleo e as camadas eletrônicas.
B) está toda concentrada nos prótons.
C) está toda concentrada nos elétrons.
D) está praticamente toda concentrada no núcleo.
23. (UFLA) Indique a alternativa que melhor descreve as características dos
átomos: 55Mn, 56Fe e 58Ni.
A) São isótonos e possuem número atômico diferente.
B) São isótopos, com número de massa diferente.
C) São isótonos, com mesmo número atômico.
D) São isótopos, com mesmo número de massa.
24. (UFV) O ânion cloreto (Cl-), o argônio (Ar) e o cátion potássio (K+) têm em
comum o mesmo número:
A) de prótons.
B) de elétrons.
C) de nêutrons.
D) de massa.
E) atômico.
QUÍMICA - 10
LEIS DA RADIATIVIDADE
RADIOATIVIDADE
INTRODUÇÃO
Em 1896, o francês Henri Becquerel constatou que um composto de urânio sulfato de potássio e uranila - apresentava a característica de impressionar uma
chapa fotográfica mesmo no escuro e embrulhada em papel negro. A
interpretação de Becquerel era de que o composto emitia algum tipo de raio
capaz de atravessar o papel e atuar sobre a chapa. Essa propriedade era
semelhante à dos raios X descobertos um ano antes por Wilhelm Röentgen.
Ainda no mesmo ano, Becquerel percebeu que os raios do urânio ionizavam
gases, isto é, provocavam neles o aparecimento de íons, tornando-os
condutores de corrente elétrica. Anos mais tarde, o alemão Hans Geiger
utilizava essa propriedade para criar o famoso contador Geiger, aparelho que
identifica a presença de radioatividade.
No final de 1897, a polonesa Marie Curie passou a se interessar pelo fenômeno
descoberto por Becquerel. Em abril de 1898, ela já havia percebido que, além do
urânio, outro elemento conhecido, o tório, também emitia os misteriosos raios.
Começou, então, a suspeitar da existência de elementos radioativos
desconhecidos. Em julho do mesmo ano, com ajuda do marido, o físico francês
de renome Pierre Curie, descobriu um novo elemento que chamou de polônio.
Alguns meses depois, o casal descobriu um elemento ainda mais radioativo ao
qual deram o nome de rádio.
Lei de Soddy: Quando um núcleo atômico emite uma partícula alfa, transformase em outro núcleo que apresenta número atômico duas unidades menor e
número de massa quatro unidades menor.
Lei de Soddy e Fajans: Quando um núcleo atômico emite uma partícula beta,
transforma-se em outro núcleo que apresenta número atômico uma unidade
maior e mesmo número de massa.
Observações: A emissão de radiação gama não altera o número atômico ou o
número de massa. As transformações radiativas são chamadas de reações de
desintegração radiativa, de reações de transmutação ou reações de
decaimento.
FISSÃO NUCLEAR: O Urânio-235 pode sofrer “quebra” ou fissão do núcleo.
Essa fissão pode ocorrer espontaneamente ou quando o átomo é bombardeado
por nêutrons. A fissão nuclear libera grande quantidade de energia. Essa
energia pode ser aproveitada nos reatores nucleares de fissão. As bombas
atômicas (bombas A) utilizam esse princípio e, desse processo, vem a energia
liberada durante a explosão. O Urânio-235 é raro na natureza, corresponde a
aproximadamente 0,7% do urânio encontrado. Para a construção dos reatores
ou das bombas A é necessário que ocorra o “enriquecimento do urânio”, ou
seja, esse percentual tem que ser aumentado através de processos de
“purificação” do urânio.
235U
Becquerel
Marie Curie
+ nêutron
→ 141Ba
+ 92Kr + 3 nêutrons
Pierre Curie
TIPOS DE RADIAÇÃO
Em 1898, Ernest Rutherford utilizou uma tela fluorescente para detectar as
radiações provenientes de um material radioativo. Com auxílio de placas
metálicas eletricamente carregadas descobriu que havia dois tipos de radiação,
que chamou de alfa e beta. A radiação alfa, segundo ele, deveria ser formada
por partículas de carga positiva, uma vez que seu feixe é atraído pela placa
negativa. Já a radiação beta, deveria ser formada por partículas negativas, pois
seu feixe é atraído pela placa positiva.
Equação de uma possível desintegração do 235U e esquema
do processo durante a fissão nuclear.
Além disso, como as partículas alfa sofrem um desvio menor, isso significa que
elas devem possuir massa maior do que as partículas beta, pois, quanto maior
for a massa de uma partícula, maior será a sua inércia e, portanto, mais difícil
será alterar sua trajetória.
Em 1900, Paul Villard, na França, descobriu uma outra forma de radioatividade
que não apresentava carga elétrica, sendo chamada de radiação gama.
♦ Radiação alfa: Constituída por partículas formadas por dois prótons e dois
nêutrons, tendo carga +2 e massa 4. São emitidas com velocidade de cerca
de 20.000 Km/s. Têm pequeno poder de penetração, sendo facilmente
detidas por uma lâmina metálica de 0,1 mm de espessura. Têm, no entanto,
grande capacidade de provocar a ionização de gases.
♦ Radiação beta: A emissão das partículas beta pelo núcleo resulta da
desintegração de um nêutron, originando duas partículas: um próton que
permanece no núcleo e um elétron (partícula beta) que é emitido em alta
velocidade. São, portanto, elétrons emitidos pelos núcleos dos átomos
radiativos. Possuem, portanto, carga elétrica -1 e massa desprezível. Essas
partículas podem atingir velocidades próximas à da luz (300.000 Km/s). Têm
poder de penetração muito maior que das partículas alfa, sendo barradas por
placas de alumínio de 5 mm de espessura.
♦ Radiação gama: São ondas eletromagnéticas que normalmente
acompanham as emissões alfa e beta. Não possuem carga elétrica ou massa
e propagam-se à velocidade da luz. Têm alto poder de penetração, podendo
atravessar até 15 cm de aço.
FUSÃO NUCLEAR: Praticamente toda a energia que a Terra recebe
diariamente é proveniente do Sol, que libera essa energia por reações
termonucleares de fusão. As temperaturas altíssimas no centro do Sol fornecem
a energia necessária para que átomos de hidrogênio (deutério e trítio) se unam,
num processo denominado fusão nuclear (formando átomos de hélio). Esse
processo libera, quantidades de energia muito maiores que a fissão nuclear. O
primeiro uso desse processo, pelo ser humano, foi a bomba de hidrogênio
(bomba H) que, para funcionar, necessita de uma quantidade enorme de
energia. Essa energia é fornecida pela explosão de uma bomba atômica em seu
interior. Atualmente, muitos cientistas estão empenhados em desenvolver
equipamentos nos quais a reação de fusão nuclear possa ser controlada e,
assim, a gigantesca quantidade de energia liberada no processo venha a ser
aproveitada.
2H
+ 3H → 4He + nêutron
Uma possibilidade de reação de
fusão nuclear e o “cogumelo”
produzido pelo teste de uma
bomba H.
MEIA-VIDA
Cada elemento radioativo, seja natural ou obtido artificialmente, se transmuta
(desintegra ou decai) a uma velocidade que lhe é característica. Para se
acompanhar a duração (ou a vida) de um elemento radioativo foi preciso
estabelecer uma forma de comparação.
QUÍMICA - 11
Por exemplo, quanto tempo leva para que um elemento radioativo tenha sua
atividade reduzida à metade da atividade inicial? Esse tempo foi denominado
meia-vida do elemento.
"Meia-vida é o tempo necessário para que a atividade (ou
quantidade) de um elemento radioativo se reduzida à
metade da atividade (ou quantidade) inicial."
Isso significa que, para cada meia-vida que passa, a atividade vai sendo
reduzida à metade da anterior, até atingir um valor insignificante, que não
permite mais distinguir suas radiações das do meio ambiente.
O iodo-131, utilizado em Medicina Nuclear para exames de tireoide, possui a
meia-vida de oito dias. Isso significa que, decorridos 8 dias, atividade ingerida
pelo paciente será reduzida à metade. Passados mais 8 dias, cairá à metade
desse valor, ou seja, 1/4 da atividade inicial e assim sucessivamente.
Observe, abaixo, o gráfico que mostra o decaimento para uma amostra de 80
gramas de um elemento radioativo de meia-vida igual a 5600 anos.
massa
reações podem ser usadas na bomba atômica. A primeira bomba atômica foi
detonada em uma região desértica do Novo México (julho de 1945),
comprovando-se sua incrível potência.
Suas consequências desastrosas se fizeram sentir em 6 de agosto de 1945.
Nessa ocasião, contrariando a posição de um conjunto de cientistas, os Estados
Unidos detonaram a bomba em Hiroshima e logo depois em Nagasaki (Japão).
A bomba de Hiroshima ocasionou a morte de aproximadamente 70.000
pessoas e devastou completamente 9 quilômetros quadrados.
Na bomba de Hiroshima foi usado o 235U e na de Nagasaki o 239Pu. Porém,
em qualquer dos casos há formação de novos elementos, os quais também
podem ser radioativos. Devido aos efeitos nocivos das radiações, os habitantes
de Hiroshima e Nagasaki foram vitimas de vários problemas de saúde. Houve
inúmeros casos de crianças que nasceram defeituosas em consequência de
alterações genéticas e muitos casos de leucemia, só para citar alguns
exemplos. A bomba de Hiroshima tinha potência equivalente a 20.000
toneladas do explosivo químico TNT (trinitrotolueno) - 20 quilotons.
Fusão nuclear e bomba de hidrogênio
80g
40g
20g
10g
5g
5600
16800
11200
22400
Tempo (anos)
ENERGIA NUCLEAR: APLICAÇÕES PARA FINS PACÍFICOS
A primeira arma termonuclear, ou bomba de hidrogênio, explodiu durante
uma experiência feita pelos Estados Unidos em 1952. Detonou com uma força
de dez megatons, igual à explosão de dez milhões de toneladas de TNT. A
potência desta terrível arma mostrou ser 750 vezes superior à das primeiras
bombas atômicas e suficiente para arrasar qualquer grande cidade.
Na bomba de hidrogênio, um disparador de bomba atômica inicia uma
reação de fusão nuclear numa mistura de deutério e trítio, produzindo
instantaneamente o hélio-4, que por sua vez reage com o deutério. Porém, os
cientistas militares foram mais além, no que diz respeito ao poder destrutivo da
bomba, envolvendo-a em urânio natural. Os poderosos nêutrons libertos pela
fusão causam depois uma explosão por fissão nuclear no invólucro de urânio.
A Fusão nuclear também ocorre no Sol, e na maioria das estrelas, onde são
encontradas temperaturas de 1.000.000 a 10.000.000ºC.
Em 1961, a Rússia experimentou a bomba mais poderosa até então
concebida, à qual foi atribuída uma força de 50 megatons.
Até os dias de hoje, início do século XXI, ainda não é possível controlar a
reação de fusão nuclear para aplicações pacíficas, como já é realizado como a
fissão nuclear. Um dos fatores que pesam contra o seu uso é a falta de uma
maneira para se controlar temperaturas altíssimas (cerca de 100.000.000 oC).
textos extraídos da internet (com modificações)
Bomba de Cobalto para radioterapia.
Morte de ex-espião russo torna
polônio 210 conhecido no mundo
ANDREA MURTA da Folha Online (06/12/2006) - Trechos
Esquema de funcionamento da usina nuclear de Angra 2.
PARA SABER MAIS: FISSÃO E FUSÃO NUCLEAR.
Fissão nuclear e bomba atômica
Bombardeando urânio com nêutrons, os cientistas tentavam obter elementos
transurânicos. Foi desta forma que, em 1938, Hahn e Strassmann, na
Alemanha, acabaram fissionando urânio-235. Frisck e Lise Meitner interpretaram as experiências de Hahn afirmando que, se um núcleo pesado sofre
fissão, obtêm-se átomos de massa mediana e enorme quantidade de energia.
A física Lise Meitner saiu da Alemanha por causa do nazismo. Ela foi para a
Dinamarca levando consigo algumas informações sobre a fissão nuclear. Essas
informações foram posteriormente divulgadas em Washington durante uma
reunião de físicos.
Com isto, outros cientistas executaram experimentos e constataram a
"quebra" do núcleo do urânio através de nêutrons. Nessa quebra, vários
produtos de fissão são possíveis, ou seja, temos diversas reações nucleares
ocorrendo simultaneamente.
Em qualquer quebra são liberados nêutrons (2 ou 3), que como desencadeantes da fissão provocam novas fissões nucleares (reação em cadeia). Essas
Até então praticamente desconhecido, o polônio 210 - substância radioativa que
matou o ex-espião russo Alexander Litvinenko, e cujos traços foram encontrados em 12 locais de Londres, se tornou um dos principais personagens de
jornais em todo o mundo. Apesar de pouco conhecido, o polônio 210 é
encontrado na natureza e é inalado por milhões de pessoas todos os dias - ele
está presente na fumaça do cigarro, no qual é conhecido por causar câncer de
pulmão.
Autoridades de saúde britânicas garantem que as amostras detectadas em
escritórios e aviões não representam riscos para a população do Reino Unido.
Enquanto teorias sobre a morte de Litvinenko se multiplicam, a confusão sobre a
substância assusta o mundo e põe em xeque as relações entre o Reino Unido e
a Rússia, cujas agências de inteligência são cada vez mais suspeitas de
estarem por trás do assassinato.
Para esclarecer o que é, afinal, o polônio 210 e que riscos representa este raro
"veneno" escolhido para matar o ex-agente da KGB em Londres, a Folha
Online conversou por e-mail com o químico Heino Nitsche, da Universidade da
Califórnia em Berkeley, nos Estados Unidos.
Folha Online: O polônio 210 pode ser encontrado na natureza?
Heino Nitsche: Esse elemento pode ser encontrado naturalmente no ambiente.
Ele é fruto do decaimento do urânio 238, que existe em grandes quantidades na
natureza. Ele é encontrado em pequenas quantidades na fumaça do cigarro. A
planta do tabaco absorve o urânio natural do solo, que mais tarde desintegra
para polônio 210. O polônio 210 é radioativo. Geralmente, elementos podem ter
vários isótopos. Se a quantidade de prótons e nêutrons no núcleo do elemento é
muito desigual, ele será instável e poderá decair para um elemento diferente. O
polônio 210 se desintegra por decomposição "alfa".
FO: Quanto tempo dura uma amostra de polônio 210 no ambiente?
HN: Essa substância tem uma meia-vida de 138 dias.
FO: Como se produz artificialmente o polônio 210?
QUÍMICA - 12
HN: Ele pode ser produzido em um cíclotron (acelerador de partículas), com o
"bombardeio" do elemento bismuto 209 natural com nêutrons de alta energia.
Nesta reação, o bismuto 210 radioativo é formado e, por ser radioativo, se
desintegra e forma o polônio 210.
FO: Que quantidade de polônio 210 pode matar uma pessoa?
HN: A dose letal estimada para ingestão é de 40 nanogramas, e 10 nanogramas
no caso de ele ser inalado. Por ser necessária uma dose tão pequena, ele pode
ser facilmente colocado em alimentos ou bebidas. E o polônio 210 só faz mal se
for ingerido ou inalado.
FO: Quem tem a capacidade para produzir o polônio 210?
HN: Esta é uma substância controlada pelo governo e pelas leis de cada país.
Nos EUA, qualquer substância radioativa só pode ser comprada por empresas
federais ou com licença do Estado. Nem todos os países tem a tecnologia para
produzir o polônio 210 - na verdade, relativamente poucos países podem
produzi-la. A Rússia, no entanto, tem tudo o que é preciso para produzir este
material.
FO: Como o polônio 210 pode ser transportado? Como ele poderia ter sido
levado em aviões para o Reino Unido?
HN: O transporte de substâncias radioativas é estritamente controlado. Se o
polônio, ou vestígios dele, foi encontrado em aviões, então alguém que o
transportava deve ter sido externamente contaminado.
Heino Nitsche nasceu em 1949 e se formou em química na Freie Universitaet Berlin, na
Alemanha, em 1976, onde também concluiu seu PhD em 1980.
Saiba detalhes sobre a maior máquina já construída pelo homem
da Folha de S.Paulo (10/09/2008)
Não será o fim do mundo, mas a maior máquina já construída na história,
enterrada sob a fronteira da Suíça com a França, poderá formar até pequenos
buracos negros, devido à sua energia. As colisões de núcleos de átomos no
túnel de mais de 27 km do LHC (Grande Colisor de Hádrons) vão gerar uma
montanha de dados. Veja como o acelerador funciona.
O QUE É? O LHC vai acelerar prótons a altíssimas velocidades e fazê-los colidir
entre si. Essas colisões produzem diversos outros tipos de partículas, permitindo
aos físicos investigar o que compõe a matéria e a energia no nível mais
elementar.
COMO É? Dois feixes de prótons percorrerão um túnel circular de 27 km. Um
seguirá no sentido horário, outro no anti-horário. Os dois raios têm espessura de
um sétimo de um fio de cabelo, mas a energia total de cada um é comparável à
de um trem de 400 toneladas viajando a 150 km/h. Os ímãs que darão impulso
aos prótons no túnel do LHC funcionam resfriados por hélio líquido a -271,3ºC.
VELOCIDADE MÁXIMA Cada próton no LHC dará 11.245 voltas no detector a
cada segundo, viajando a 99,9999991% da velocidade da luz. Um feixe de
prótons pode viajar durante dez horas no detector, cobrindo mais do que a
distância de ida e volta a Netuno.
O Modelo Padrão, a teoria que trata do mundo microscópico, é o que está em
jogo. Ela divide as partículas elementares em "férmions" (constituintes da
matéria) e "bósons" (partículas das forças de interação). Os férmions, por sua
vez, se dividem em "quarks" (partículas pesadas como as que ficam no núcleo
dos átomos) e léptons (partículas mais leves, como o elétron). O bóson mais
conhecido é o fóton (a partícula da luz e do eletromagnetismo), que não tem
peso. Não existe teoria comprovada para explicar por que as massas são
diferentes. Uma partícula hipotética, o bóson de Higgs, pode ser a solução.
texto completo em: www1.folha.uol.com.br/folha/ciencia/ult306u443360.shtml
Resumo de fatos sobre a radiação em Fukushima
Desde que um terremoto de magnitude 9 sacudiu o Japão e desencadeou
um gigantesco tsunami em 11 de março de 2011, a Tokyo Electric Power
Co tem se esforçado para impedir um desastre nuclear. A estação nuclear
Daiichi em Fukushima, que abriga seis reatores nucleares, foi palco de
explosões em três reatores e um incêndio em um tanque de combustível
irradiado num quarto reator. Suspeita-se que em dois reatores, unidades 2
e 3, os vasos em que está confinado o material nuclear estejam
comprometidos.
Parte dos trabalhadores da usina permanece no local, implementando
medidas de resfriamento de emergência nos reatores atingidos. Os níveis
de radiação têm flutuado drasticamente durante a crise, e a extensão dos
danos à saúde dos trabalhadores tem sido limitada, em comparação com o
desastre de Chernobyl, na Ucrânia em 1986, um evento explosivo que
causou dúzias de casos de envenenamento fatal por radiação entre os
funcionários da usina e que tem sido implicado em milhares de diagnósticos
de câncer de tiróide nos anos que seguiram. A fissão nuclear do
combustível de urânio produz iodo radiativo, que se concentra na glândula
tiróide.
Abaixo, alguns fatos e números sobre o perigo de radiação representado
pelo colapso de Fukushima e como se situa em comparação com outros
acidentes nucleares na história. Muitas dessas cifras são medidas em
millisieverts, unidade internacional de dosagem de radiação. (Um sievert é
igual a 100 rems, que é a unidade de dosagem de exposição a raios-X e
raios gama; 1 millisievert é igual a 0,1 rem.)
•
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•
•
•
Dosagem de radiação nos limites da estação nuclear Daiichi em
Fukushima em 16 de março: 1,9 millisieverts (mSv) por hora
Pico da dose de radiação medida dentro da estação Daiichi em
Fukushima em 15 de março: 400 mSv por hora
Exposição máxima a radiação permitida para trabalhadores nos
Estados Unidos: 50 mSv por ano
Média de exposição de residentes americanos a fontes de radiação
natural e artificiais: 6.2 mSv por ano
Cálculo da exposição total nos limites do complexo de Three Mile
Island, na Pensilvânia, durante o acidente de 1979: 1 mSv ou menos
Dose total de radiação para os 114500 indivíduos retirados da região
durante o desastre de Chernobyl em 1986: 31 mSv
Meia-vida do iodo 131, perigoso isótopo radiativo liberado em
acidentes nucleares: 8 dias
Meia-vida do césio 137, outro importante radionuclídeo [núcleo
atômico radiativo, existente na natureza ou obtido artificialmente em
reator nuclear], liberado em acidentes nucleares: 30 anos.
Fonte:
www2.uol.com.br/sciam/artigos/resumo_de_fatos_sobre_a_radiacao_em_fukushima.html
Por John Matson - Abril/2011
Enriquecimento de urânio e as suspeitas sobre construção de
armas nucleares
Brasil, Irã e Coreia do Norte já foram alvo das investigações da Agência
Internacional de Energia Atômica (AIEA) em relação aos seus procedimentos
para enriquecimento do urânio. O Brasil é rotineiramente averiguado, mas os
organismos internacionais não mais nos consideram como intencionados em
fabricar artefatos militares. O Brasil não está numa região de conflitos e não tem
desavenças com seus vizinhos. O mesmo não acontece com Irã e Coreia do
Norte. Inclusive a Coreia do Norte já fez três “testes nucleares” com explosões
de baixa potência (uma agora em 2013) e tem um trabalho de produção de
mísseis de longo alcance que poderiam transportar ogivas nucleares.
01. O que é radioatividade?
02. Quais são os três tipos fundamentais de radiação e quais suas
características (velocidade e penetração na matéria)?
03. Enuncie e exemplifique a primeira lei da radioatividade.
04. Enuncie e exemplifique a segunda lei da radioatividade.
05. Diferencie emissão β- e β+.
06. O que é meia-vida?
07. Sabendo-se que a meia-vida de um radionuclídeo é de 10 dias, determine a
massa desse radionuclídeo que sobra após o decaimento de 100 gramas do
mesmo por 40 dias.
08. Diferencie fissão (cisão) e fusão nuclear.
09. Esquematize o funcionamento de uma usina nuclear de fissão.
10. Esquematize o funcionamento de uma bomba atômica.
11. Esquematize o funcionamento de uma bomba de hidrogênio.
12. O que é “lixo radioativo”? Como deve ser armazenado?
13. O que é CNEN?
14. O que é um acelerador de partículas? Para que serve?
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
01. Quando um átomo radioativo A emite uma partícula beta, dando origem a
um átomo B, os átomos A e B são:
A) isótopos
B) isóbaros
C) isótonos
D) isoeletrônicos
QUÍMICA - 13
02. Certo radionuclídeo tem meia-vida de 70 anos. Se hoje temos uma amostra
de 20 gramas desse isótopo, quanto teremos daqui a 210 anos?
A) 160 gramas
B) 10 gramas
C) 2,5 gramas
D) 0,25 gramas
03. Dada a sequência de
desintegrações radioativas ao lado:
23892U → α
+ X
X→β + Y
Y→γ + Z
Consulte a Tabela Periódica e escreva a sequência acima, substituindo X, Y e Z
pelos verdadeiros símbolos e indicando os respectivos números atômicos e
números de massa de cada um.
04. Dada a sequência de
desintegrações radioativas ao lado:
08. O cobalto-60 (6027Co), usado em hospitais, tem meia-vida de 5 anos. Calcule
quantos gramas de cobalto-60 restarão após 20 anos em uma amostra que
inicialmente continha 10g desse isótopo.
A→β +B
B→β +C
C→ α+ D
D → α + 22086Rn
Consulte a Tabela Periódica e escreva a sequência acima, substituindo A, B, C
e D pelos verdadeiros símbolos e indicando os respectivos números atômicos e
números de massa de cada um.
05. Um isótopo radioativo X, através de sucessivas desintegrações, transformase no isótopo 21684Po. Nesse processo, foram emitidas 3 partículas alfa e 2 beta.
Qual é o verdadeiro símbolo do isótopo X, seu número atômico e número de
massa?
09. Um relógio feito há 25 anos foi fabricado com ponteiros que contêm, entre
outras coisas, trítio. Qual a massa de trítio colocada no relógio quando de sua
fabricação, sabendo que hoje ele contêm 2 mg desse isótopo, cuja meia-vida
vale 12,5 anos.
10. Bomba de cobalto é um aparelho muito usado na radioterapia para
tratamento de pacientes especialmente portadores de câncer. O material
radioativo usado nesse aparelho é o 60Co, com um período de meia-vida de
aproximadamente 5 anos.
Admita que a bomba de cobalto foi danificada e o material radioativo
exposto à população. Após 25 anos, a atividade desse elemento ainda se
faz sentir num percentual aproximado, em relação à massa inicial, de:
A) 3,1%
B) 60,0%
C) 6,0%
D) 31,2%
11. Partindo-se de 1600 g de um certo material radioativo, cuja meia-vida é
de 6 horas, quanto teremos da amostra ao fim de 1 dia?
A) 400 g
B) 50 g
C) 100 g
D) 200 g
12. O nuclídeo U-238 é transformado, por um certo processo, no nuclídeo
U-239. O processo é:
A) fissão espontânea
B) emissão de partícula beta
C) emissão de partícula alfa
D) bombardeamento por nêutron
Po ) emite uma partícula alfa e se transforma em um
06. O polônio-210 ( 210
84
determinado isótopo estável do chumbo (Pb). A meia-vida para esta
transformação é de 136 dias.
Considerando as informações acima, é correto afirmar:
A) O isótopo de chumbo formado é o 208
82 Pb .
B) O isótopo de chumbo formado ainda é emissor de radiação gama.
C) 10 gramas de polônio-210 desaparecem ao fim de 272 dias.
210
Po
Bi
D) O 210
84 pode ter se originado do 83 após uma emissão beta.
07. Se o período de meia-vida (semi-desintegração) do isótopo do Tório de
número de massa 234 é de 25 dias, determine a massa deste isótopo que
restará de uma quantidade de 120 gramas após 100 dias.
VESTIBULAR
13. (UNESP) A natureza
das radiações emitidas
pela
desintegração
espontânea do 23492U
pode ser estudada através
do arranjo experimental
mostrado ao lado:
A abertura do bloco de chumbo dirige o feixe de radiação para passar entre
duas placas eletricamente carregadas, verificando-se a separação em três
novos feixes, que atingem o detector nos pontos 1, 2 e 3.
Qual é o tipo de radiação que atinge o detector nos pontos 1, 2 e 3? Justifique.
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
QUÍMICA - 14
14. (UFV) Em 1919 Rutherford realizou a primeira transmutação artificial,
descrita pela equação abaixo:
9
4
A
1
4 Be + 2 α → Z X + 0 n
Nesta transformação o elemento berílio (Be) foi bombardeado por uma partícula
alfa (α ) , sendo transmutado no elemento X e emitido um nêutron (n). Assinale
a alternativa que indica CORRETAMENTE o símbolo do elemento X, o seu
número atômico (Z) e o seu número de massa (A), respectivamente:
A) F, 6, 13.
B) Li, 5, 9.
C) Mg, 6, 9.
D) C, 6, 12.
15. (UFV) O tório é encontrado no Brasil associado aos elementos denominados
terras raras, na areia monazítica. O núcleo do átomo deste elemento radioativo
sofre uma série de desintegrações espontâneas, até atingir uma configuração
estável. Parte dessa série é representada abaixo:
226
88 Ra
→
A
ZX
+
20. (FUVEST) O isótopo radioativo
Cu-64 sofre decaimento β,
conforme representado ao lado:
A partir de amostra de 20,0 mg de Cu-64, observa-se que, após 39 horas,
formaram-se 17,5 mg de Zn-64. Sendo assim, o tempo necessário para que
metade da massa inicial de Cu-64 sofra decaimento β é cerca de
A) 6 horas.
B) 13 horas.
C) 19 horas.
D) 26 horas.
21. (EFEI-modificada) As emissões radioativas de isótopos como o 131I (iodo131) e o 137Cs (césio-137) são usados na radioterapia de tumores malignos
(câncer) ou em exames médicos de tomografia. A "meia-vida" é o intervalo de
tempo necessário para que a massa de qualquer isótopo radioativo se reduza à
metade. Usando a tabela abaixo, CALCULE o tempo necessário para que a
massa de cada isótopo seja reduzida a 12,5% da atividade inicial.
0
−1β
A comparação entre os núcleos dos átomos de Ra e os do elemento X permite
classificá-los CORRETAMENTE como:
A) isóbaros
B) isótopos
C) isótonos
D) isoeletrônicos
16. (EFEI) O elemento radioativo natural 90Th232, após uma série de
emissões alfa e beta, isto é, por decaimento radioativo, converte-se em um
isótopo não-radioativo, estável, do elemento chumbo, 82Pb208. O número de
partículas alfa e beta, emitidas após o processo, é, respectivamente, de:
A) 5 e 5.
B) 6 e 4.
C) 6 e 5.
D) 6 e 6.
17. (CESESP) O radioelemento 227
Th sofre uma série de desintegrações,
90
culminando com a formação de um isótopo do chumbo de número de massa
207. Quantas emissões de partículas α e β estão envolvidas?
A)
5α
2β
B)
4α
2β
C)
3α
1β
D)
5α
3β
Isótopo
Meia-vida
131I
8,06 dias
30 anos
137Cs
a) Iodo-131:
b) Césio-137:
DESAFIOS
22. (UERJ) Na datação de rochas pode-se empregar a técnica do potássio40. A conversão deste isótopo em argônio-40, por captura de elétron, tem
meia-vida de 1,28 x 109 anos e é representada pela seguinte equação:
A) Estime a idade, em anos, de uma amostra de rocha cuja razão entre os
números de isótopos de argônio-40 e potássio-40 seja igual a 7. Assuma
que todo o argônio presente na rocha foi produzido a partir do potássio-40.
18. (UFMG) Em um acidente ocorrido em Goiânia, em 1987, o césio-137 (
137
55 Cs ,
número de massa 137) ocorrido em um aparelho de radiografia foi
espalhado pela cidade, causando grandes danos à população.
B) Existe uma outra forma de decaimento do potássio-40, que consiste na
emissão de uma partícula beta. Escreva a equação química que representa
esta emissão.
Sabe-se que o 137
55 Cs sofre um processo de decaimento, em que é emitida
radiação grama (γ ) de alta energia e muito perigosa. Nesse processo,
simplificadamente, um nêutron do núcleo do Cs transforma-se em um próton e
um elétron.
Suponha que, ao final do decaimento, o próton e o elétron permanecem no
átomo.
Assim sendo, é CORRETO afirmar que o novo elemento químico formado é
23. (UEPG) O elemento radônio tem despertado interesse da saúde pública
pelo fato de ser responsável por parte da radioatividade natural a que as
populações estão normalmente expostas. Considerando a equação abaixo,
que representa a sua principal origem, assinale o que for correto.
137
56 Ba
138
C) 57 La
Forneça como resposta a soma das afirmativas corretas:
A)
136
55 Cs
136
D) 54 Xe
B)
19. (FGV) O tecnécio-99, um radioisótopo muito utilizado em diagnósticos
médicos, apresenta meia-vida bastante curta. Ele é produzido a partir do
molibdênio, pela sequência de reações nucleares representadas pelas
equações
Tc * representa núcleo em estado de energia maior que o
em que 43
99
fundamental. As emissões X e Y são, respectivamente,
A) partícula alfa e partícula alfa.
B) partícula beta e partícula beta.
C) partícula beta e radiação gama.
D) partícula alfa e radiação gama.
E) radiação gama e radiação gama.
01) Na representação 22286Rn, os números 222 e 86 indicam,
respectivamente, o número de massa e o número atômico do nuclídeo.
02) O radônio obtido no decaimento é um gás nobre.
04) Na equação, rádio e radônio são isótonos entre si.
08) A radiação emitida no decaimento do rádio a radônio é uma partícula β.
16) O fato de o rádio emitir radiação significa que seus átomos têm núcleos
instáveis.
MAFALDA
QUINO
QUÍMICA - 15
MODELOS ATÔMICOS
01. Gregos (Leucipo e Demócrito): 450 a 400 aC
• "A matéria é formada de pequenas partículas indivisíveis denominadas
átomos." (a = não + tomo = parte)
05. Niels Böhr: 1913
• Böhr concentrou seus estudos na emissão de energia pelos átomos.
Analisando os espectros luminosos descontínuos emitidos pelo gás
hidrogênio utilizando a Teoria da Quantização de Energia de Max Planck.
02. Dalton: 1803
• "A matéria é formada de pequenas partículas indivisíveis denominadas
átomos."
• "Os átomos não podem ser criados, destruídos ou transformados."
• "Átomos de um mesmo elemento são sempre iguais e os elementos podem
ser identificados pela sua massa atômica."
• "Toda reação química consiste na união ou separação de átomos."
03. Thomson: 1897
• Os elétrons são descobertos, o que indica que o átomo é formado por
partículas sub-atômicas.
• "Os átomos são esferas maciças e positivas, apresentando cargas
negativas distribuídas uniformemente em sua superfície."
+
+ +
+ +
+
(Modelo do Pudim de Ameixas)
04. Rutherford: 1911
• O modelo de Rutherford é baseado na interpretação do experimento onde
partículas alfa (4α2+) bombardeiam uma fina folha de ouro.
Conclusões de Böhr
• "Os elétrons não possuem todos a mesma energia."
• "Conforme a energia que possuem, eles estão distribuídos em níveis em
torno do núcleo."
1
2
3
4
5
6
7 ...
Po
Au
α
Pb
núcleo
ENERGIA CRESCENTE
• "Os elétrons só emitem energia quando passam de níveis mais energéticos
(externos) para níveis menos energéticos (internos)."
Po
Au
Pb
α
• "Toda massa e carga positiva do átomo se concentram em uma região
central muito pequena denominada núcleo."
• "Em torno do núcleo giram partículas negativas em alta velocidade (os
elétrons)."
• "A maior parte do volume do átomo é constituída de espaço vazio."
• "Os elétrons descrevem órbitas fixas e definidas." (Esta última afirmação foi
considerada errada pois a física clássica, conhecida na época, afirmava que
cargas elétricas em movimento acelerado deveriam perder energia de
forma contínua, o que impossibilitaria a existência das órbitas fixas.)
De acordo com o princípio de
Maxwell, o elétron é uma partícula
carregada
eletricamente
em
movimento acelerado, sendo assim
ela deveria perder energia
continuamente. O resultado seria
uma trajetória em espiral em direção
ao núcleo. Tal conclusão é
incompatível com um modelo de
átomo estável.
• "Os elétrons descrevem órbitas circulares e concêntricas."
06. Mecânica Quântica ou Mecânica Ondulatória
• "Os elétrons não descrevem órbitas, e sim orbitais. Orbital é a região do
espaço onde é mais provável encontrar um elétron."
órbita
orbital
• Princípio de Extensão de Sommerfield (1916): "Os orbitais podem ser
esféricos ou elípticos."
• Princípio da Natureza Dual da Matéria de De Broglie (1924): "O elétron
comporta-se como uma partícula-onda."
• Princípio de Incerteza de Heisenberg (1926): "É impossível determinar,
simultaneamente, a posição e a velocidade de um elétron no orbital."
• Equação de função de onda para o elétron: Schrödinger (1927).
• Descoberta do nêutron: Chadwick (1932).
QUÍMICA - 16
01. Qual o significado da palavra “átomo”?
02. Que descoberta desencadeou o desenvolvimento do modelo de Thompson?
03. Descreva o experimento de Rutherford.
04. Quais as conclusões do experimento de Rutherford?
05. Explique a controvérsia entre o modelo de Rutherford e o princípio de
Maxwell.
06. Descreva o experimento de Bohr.
07. Quais as conclusões do experimento de Bohr.
08. Cite os postulados da Mecânica Quântica.
09. O que são quarks?
10. O que é a Teoria das Supercordas (superstrings)?
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
01. Comprovou-se a existência de grandes vazios na matéria através:
A) da experiência de Avogadro.
B) da experiência com as gotas de óleo de Millikan.
C) da eletrólise de várias substâncias como a água.
D) de descargas elétricas em gases a baixas pressões.
E) do bombardeamento de lâminas de ouro com partículas α.
02. Os fenômenos abaixo negam o modelo atômico de Dalton, EXCETO:
A) conservação da massa numa reação química.
B) radioatividade de alguns elementos.
C) condutividade elétrica de soluções iônicas.
D) carregamento elétrico de materiais neutros.
03. A descontinuidade dos espectros de absorção ou emissão de energia pelo
átomo de hidrogênio evidencia a existência de
A) elétrons.
B) isótopos.
C) nêutrons.
D) níveis de energia.
E) núcleos atômicos.
04. O modelo atômico atual apresenta uma descrição probabilística para os
elétrons. Esse modelo inclui todos os seguintes conceitos, EXCETO
A) Energias quantizadas.
B) Nêutrons.
C) Núcleos atômicos.
D) Órbitas eletrônicas.
05. De um modo geral, os sucessivos modelos atômicos têm algumas
características comuns entre si. Com base na comparação do modelo atual com
outros, a afirmativa CORRETA é
A) No modelo de Dalton e no atual, cada átomo é indivisível.
B) No modelo de Rutherford e no atual, cada átomo tem um núcleo.
C) No modelo de Rutherford e no atual, os elétrons têm energia quantizada.
D) No modelo de Bohr e no atual, os elétrons giram em órbitas circulares ou
elípticas.
06. Considere as afirmações sobre os modelos atômicos:
I - Elétrons podem emitir energia ao mudar de nível.
II - O átomo é indivisível.
III - Elétrons ocupam orbitais esféricos ou elípticos.
IV - A matéria apresenta espaços vazios.
A ordem cronológica em que estas afirmações foram enunciadas é:
A) II - IV - I – III
B) I - III - IV - II
C) III - I - II – IV
D) IV - II - III - I
07. Polônio, Chumbo, Sulfeto de Zinco e Ouro foram usados no famoso
“experimento de Rutherford”. O papel de cada um deles está indicado
corretamente abaixo, EXCETO
A) Polônio: fonte de partículas alfa
B) Chumbo: reduzir a velocidade das partículas alfa
C) Sulfeto de Zinco: indicar os locais atingidos pelas partículas alfa
D) Ouro: ser testado quanto a estrutura de seus átomos
08. Chamamos de “átomo de Böhr” aquela espécie química que tem
somente um elétron. Assim, pode ser considerado um átomo de Böhr:
A) He2+
B) H+
C) Li2+
D) Be2+
09. "Alguns materiais, quando absorvem luz ultravioleta ou outras formas de
radiação, emitem de volta luz visível. Esse fenômeno é chamado genericamente
de luminescência. Quando a emissão ocorre imediatamente após a incidência
da radiação ultravioleta, o fenômeno é chamado de fluorescência; se, por outro
lado, a emissão demorar alguns segundos ou até mesmo algumas horas,
chamaremos de fosforescência."
TITO & CANTO, Química na Abordagem do Cotidiano, vol. 1
O fenômeno da lumiscência, descrito acima, tem sua explicação quando
consideramos:
A) a existência de cargas elétricas citadas no modelo atômico de Thonsom.
B) a ocorrência do desvio das partículas α como observado por Rutherford.
C) a possibilidade dos elétrons transitarem entre os níveis propostos por Bohr.
D) a ocorrência de reações químicas como previstas por Dalton.
10. "Como medir a proporção de isótopos
em uma amostra de um elemento? Um
meio usado é o espectrômetro de massa,
cujo princípio básico é ilustrado na figura ao
lado. Íons do elemento são acelerados a
partir da amostra e, desde que isótopos
diferentes têm diferentes massas, eles
serão desviados em direções distintas pelo
campo magnético.
Com detectores apropriados, é possível a determinação da proporção de
cada."
http://members.tripod.com.br/myspace/chem/quim2.htm
Analisando o texto acima e utilizando seus conhecimentos, julgue as
afirmativas seguintes como corretas ou incorretas:
I - A medida da proporção dos isótopos é usada nos cálculos da massa
atômica dos elementos.
II - A massa dos íons não difere muito da massa dos átomos neutros pois
a massa dos elétrons é desprezível.
III - O espectrômetro de massa também seria de grande ajuda para separar
íons de mesma carga de dois átomos isóbaros.
IV - O primeiro modelo atômico a concordar com a existência de íons é o
modelo de Dalton.
O número total de afirmativas corretas é:
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
11. Analise as afirmativas seguintes referentes aos modelos atômicos
citados entre parênteses e assinale a única INCORRETA.
A) "Toda reação química consiste na união ou separação de átomos."
(Dalton)
B) "O átomo é uma esfera carregada positivamente na qual os elétrons
estão incrustados na periferia.” (Thomson)
C) "Toda carga positiva e massa de um átomo se concentram numa
região muito densa e central denominada núcleo." (Rutherford)
D) "Os elétrons podem emitir energia quando passam de níveis mais
internos para níveis mais externos." (Bohr)
12. Todas as conclusões seguintes estão corretamente relacionadas aos
modelos atômicos, EXCETO
A) A matéria é formada de átomos indivisíveis. (Dalton)
B) O átomo é formado de cargas positivas e negativas. (Thomson)
C) O átomo possui um núcleo e elétrons em órbita. (Rutherford)
D) O elétron emite energia ao se afastar do núcleo. (Bohr)
13. As afirmativas abaixo descrevem estudos sobre modelos atômicos,
realizados por Niels Bohr, John Dalton e Ernest Rutherford.
I - Partículas alfa foram desviadas de seu trajeto, devido à repulsão com o
núcleo denso e de carga positiva.
II - Átomos de um elemento são idênticos em todas as suas propriedades.
Átomos de elementos diferentes têm propriedades diferentes.
III - Os elétrons movem-se em órbitas de energia estacionária, em torno do
núcleo. Só emitem energia quando saltam para órbitas mais internas.
Assinale a alternativa que indica a seqüência correta do relacionamento
desses estudos com seus autores.
A) Rutherford; Dalton; Bohr.
B) Rutherford; Bohr; Dalton.
C) Dalton; Rutherford; Bohr.
D) Dalton; Bohr; Rutherford.
QUÍMICA - 17
VESTIBULAR
22. (UFVJM) Com relação aos modelos atômicos de Rutherford, Bohr e ao
modelo moderno, é INCORRETO afirmar que
14. (UFMG) O modelo de Rutherford da estrutura atômica apresentou, como
novidade, a noção de:
A) energia quantizada
B) massa atômica
C) spin
D) núcleo
A) no modelo atômico de Bohr e no moderno, as diferenças de energia,
entre níveis de energias sucessivos, tornam-se menores com o
aumento da energia desses níveis.
B) no modelo atômico moderno, o elétron não pode ser localizado em um
dado ponto do espaço.
C) nos modelos atômicos de Rutherford e de Bohr, a carga nuclear é
contrabalançada pelas cargas dos elétrons extranucleares.
D) no modelo atômico de Rutherford e no moderno, a absorção de ondas
eletromagnéticas pode excitar os elétrons da eletrosfera atômica.
15. (PUCMG) Assinale a afirmativa INCORRETA:
A) Um elemento químico é constituído de átomos de mesma carga nuclear.
B) Isótopos são átomos de um mesmo elemento químico que têm o mesmo
número atômico, mas diferentes números de massa.
C) De acordo com Böhr, o elétron passa de uma órbita mais externa para outra
mais interna, quando recebe energia.
D) As experiências de Rutherford mostraram que o núcleo de um átomo é
muito pequeno em relação ao tamanho do átomo.
E) No processo de ionização, um átomo neutro, ao perder um elétron, adquire
uma carga positiva.
16. (FUVEST) No final do século XIX, J.J. Thomson determinou, pela primeira
vez, a relação entre a massa e a carga do elétron, o que pode ser considerado
como a descoberta do elétron. É reconhecida como uma contribuição de
Thomson ao modelo atômico:
A) o átomo ser indivisível.
B) a existência de partículas subatômicas.
C) os elétrons ocuparem níveis discretos de energia.
D) o átomo possuir um núcleo com carga positiva e uma eletrosfera.
17. (PUCRS) A luz emitida por lâmpadas de sódio, ou de mercúrio, da
iluminação pública, provém de átomos que foram excitados. Esse fato pode ser
explicado considerando o modelo atômico de
A) Demócrito.
B) Bohr.
C) Dalton.
D) Thompson.
23. (UFVJM) Com relação ao modelo atômico moderno e ao conceito de
orbital, é CORRETO afirmar que
A) apenas certas órbitas são permitidas ao elétron no átomo.
B) os orbitais são regiões do espaço que, em um átomo, podem ser
ocupadas pelos elétrons.
C) pode-se determinar exatamente a posição de um elétron no átomo.
D) cada orbital atômico possui um conjunto de 4 números quânticos com
valores definidos.
24. (UFVJM) O sulfeto de zinco (ZnS) é uma substância fosforescente, capaz de
emitir um brilho amarelo-esverdeado depois de exposto à luz. Ele está presente,
por exemplo, nas figurinhas que brilham no escuro, colecionadas por crianças.
Esse fato ocorre porque alguns elétrons que compõem os átomos do ZnS
absorvem energia luminosa e saltam para níveis de energia mais externos. Na
ausência de luz, esses elétrons retornam a níveis de energia mais internos,
liberando energia luminosa e fazendo a figurinha brilhar.
Esse fenômeno pode ser explicado levando-se em consideração o modelo
atômico proposto por
A) Rutherford.
B) Bohr.
C) Thomson.
D) Dalton.
18. (UFMG/2004 – modificada) Considere estes dois sistemas:
I: 1 kg de chumbo
II: 1 kg de algodão.
É CORRETO afirmar que esses dois sistemas têm, aproximadamente, o
mesmo número de
A) átomos.
B) elétrons.
C) prótons e elétrons somados.
D) prótons e nêutrons somados.
19. (PUCMG) O modelo atômico de Rutherford NÃO inclui especificamente:
A) nêutrons.
B) núcleo.
C) próton.
D) elétron.
20. (PUCMG) Assinale a afirmativa abaixo que NÃO é uma ideia que provém do
modelo atômico de Dalton.
A) Átomos de um elemento podem ser transformados em átomos de outros
elementos por reações químicas.
B) Todos os átomos de um dado elemento têm propriedades idênticas, as
quais diferem das propriedades dos átomos de outros elementos.
C) Um elemento é composto de partículas indivisíveis e diminutas chamadas
átomos.
D) Compostos são formados quando átomos de diferentes elementos se
combinam em razões bem determinadas.
21. (UNIMONTES) A busca da simplicidade dentro da complexidade da
natureza levou John Dalton a propor o seu modelo de átomo, tendo como
base as razões das massas dos elementos que se combinaram para formar
compostos.
A hipótese atômica que CONTRARIA o modelo proposto por Dalton é:
A) uma transformação resulta em novos átomos.
B) os átomos de um mesmo elemento são idênticos.
C) átomos diferentes apresentam massas diferentes.
D) um composto resulta da combinação de átomos.
DESAFIO
25. (UFMG/2004) O teste de chama é uma técnica utilizada para a identificação
de certos átomos ou íons presentes em substâncias.
Nesse teste, um fio metálico é impregnado com a substância a ser analisada e,
em seguida, é colocado numa chama pouco luminosa, que pode assumir a cor
característica de algum elemento presente nessa substância.
Este quadro indica os resultados de testes de chama, realizados num
laboratório, com quatro substâncias:
Substância
Cor da chama
Não se observa cor
HCl
Vermelho-tijolo (ou alaranjado)
CaCl2
Vermelho
SrCl2
Verde-amarelado
BaCl2
1. INDIQUE, em cada caso, o elemento responsável pela cor observada.
Vermelho-tijolo (ou alaranjado)
Vermelho
Verde-amarelado
2. Utilizando um modelo atômico em que os elétrons estão em níveis
quantizados de energia, EXPLIQUE como um átomo emite luz no teste de
chama. (Deixe claro, em sua resposta, o motivo pelo qual átomos de elementos
diferentes emitem luz de cor diferente.)
_______________________________________________________________
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QUÍMICA - 18
ESTRUTURA ELETRÔNICA DOS ÁTOMOS
DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA NOS ÁTOMOS NEUTROS
Conforme Böhr, os elétrons distribuem-se em torno do átomo em níveis (ou
camadas). Apesar de existirem infinitos níveis, apenas 7 são suficientes para
explicar a estrutura da eletrosfera de todos os elementos conhecidos. Cada
camada suporta um máximo de elétrons conforme o quadro abaixo:
Átomo neutro é toda espécie química onde a quantidade de prótons (no núcleo)
é igual à quantidade de elétrons (na eletrosfera).
É uma tendência natural buscar-se a estabilidade adquirindo menor energia. Os
elétrons, ao preencherem os subníveis de energia, iniciam o preenchimento
pelos orbitais menos energéticos, isto é, aqueles que estão mais próximos ao
núcleo. Quando isso ocorre, dizemos que o átomo está em seu estado
fundamental.
Considerando um átomo com 26 elétrons, teremos:
NÍVEL
CAMADA
Total de elétrons
1
K
2
2
L
8
3
M
18
4
N
32
5
O
32
6
P
18
7
Q
8
Algum tempo depois, descobriu-se que cada nível possuía subníveis de energia.
Esses subníveis foram descritos através de uma função de onda matemática e
intitulados subnível s, subnível p, subnível d e subnível f, dos quais
estudaremos apenas a representação s e a representação p, conforme
ilustrado abaixo:
Distribuição nos subníveis de energia:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 (não separá-los com vírgula) ou
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2
Distribuição nos níveis de energia:
1(K): 2
Subnível p
Subnível s
Essas representações indicam as regiões de máxima probabilidade de se
encontrar o elétron, não se preocupando em determinar sua velocidade nem
sua posição exata. Essa região de máxima probabilidade é conhecida por
orbital e cada subnível tem uma quantidade máxima de orbitais:
Subnível
Quantidade máxima de orbitais:
s
1, na forma esférica
p
3, na forma de halteres
d
5
f
7
Cada orbital suporta, no máximo, 2 elétrons:
Subnível
Máximo de orbitais
Quantidade máxima de elétrons
s
1
2
p
3
6
d
5
10
f
7
14
No final teremos a representação:
localizados nos níveis:
Número máximo
Nível
de elétrons
1
2
2
8
3
18
4
32
5
32
6
18
7
8
s2, p6, d10 e f14. Como os subníveis estão
Subnível(is) presente(s) no nível
s2
p6
d10
f14
s
s
p
s
p
d
s
p
d
f
s
p
d
f
s
p
d
s
p
Investigando a ordem de energia dos subníveis, verificou-se que não ocorre
uma obediência quanto à ordem de energia dos níveis e, para facilitar a
representação dessa ordem crescente de energia, foi proposto um diagrama
pelo cientista norte-americano Linus Carl Pauling, conforme se segue:
DIAGRAMA DE ENERGIA DOS SUBNÍVEIS DE LINUS PAULING
Nível Capacidade
1
2
3
4
5
6
7
2
8
18
32
32
18
8
2(L): 8
3(M): 14
4(N): 2
Forma de halteres
Forma esférica
Subníveis
1s 2
2s 2
3s 2
4s 2
5s 2
6s 2
7s 2
2p 6
3p6
4p6
5p6
6p6
7p 6
ATENÇÃO: CASOS ESPECIAIS DE ESTABILIDADE
Se a distribuição eletrônica terminar em s2d4 ou em s2d9, mudar para s1d5 e
s1d10, respectivamente. Observe:
24Cr
→
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4
MUDAR A DISTRIBUIÇÃO PARA
29Cu
→
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9
MUDAR A DISTRIBUIÇÃO PARA
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10
Justificativa: O subnível 4s é menos energético que o 3d. Ficou
comprovado experimentalmente que o subnível 3d, possuidor de 5 orbitais,
quando preenchido pela metade (semi-cheio) ou preenchido completamente
com os elétrons, contribui para uma maior estabilidade do átomo, motivo
pelo qual sai um elétron do orbital 4s (menos energético) para o 3d (mais
energético).
DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA NOS ÍONS
Íon é toda espécie química que perdeu ou ganhou elétrons, carregando
eletricamente com carga negativa (se receber elétrons) ou com carga positiva
(se perder elétrons). Assim, o íon difere de um átomo neutro apenas na
quantidade de elétrons.
Para se fazer a distribuição dos elétrons de um íon, devemos iniciar fazendo a
distribuição do seu respectivo átomo neutro. Feito isso, começamos a retirar os
elétrons a partir dos mais afastados do núcleo (no caso do átomo ter perdido
elétrons) ou colocando conforme a ordem crescente de energia dos subníveis
(para o caso do átomo ter ganho elétrons).
Fazendo a distribuição para o íon 17Cl- (ganhou 1 elétron):
Configuração eletrônica do átomo neutro de cloro: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Como devemos adicionar 1 elétron, basta seguir a ordem crescente de
energia dos subníveis e adicionar o elétron em 3p5 que passa para 3p6.
O 17Cl- tem configuração: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6.
Fazendo a distribuição para o íon 11Na+ (perdeu 1 elétron):
Configuração eletrônica do átomo neutro de sódio:
1s2 2s2 2p6 3s1 (3s pertence ao nível mais afastado do núcleo)
3d 10
4d 10
4f 14
5d 10
5f 14
6d 10
ORDEM CRESCENTE DE ENERGIA DOS SUBNÍVEIS
1s2 < 2s2 < 2p6 < 3s2 < 3p6 < 4s2 < 3d10 < 4p6 < 5s2 < 4d10 < 5p6 < 6s2 <
< 4f14 < 5d10 < 6p6 < 7s2 < 5f14 < 6d10 < 7p6
ATENÇÃO: Em cada subnível - ao se representarem os orbitais - os
elétrons devem ser distribuídos da forma mais desemparelhada possível
(Regra de Hund).
Basta retirar o elétron de 3s. Teremos a configuração: 1s2 2s2 2p6.
Fazendo a distribuição para o íon 25Mn2+ (perdeu 2 elétrons):
Configuração eletrônica do átomo neutro de manganês:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 (4s pertence ao nível mais afastado do núcleo)
Basta tirar os 2 elétrons de 4s. Teremos a configuração: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
3d5.
QUÍMICA - 19
EXERCÍCIO
Faça a distribuição eletrônica por níveis e subníveis para as seguintes espécies:
3) MÉTODO COMPARATIVO ALGÉBRICO: A valência com que um elemento
se apresenta em um composto é calculada descobrindo-se o seu número de
oxidação a partir dos números de oxidação de outros elementos conhecidos.
Números de oxidação comuns:
H = +1
O = -2
Coluna I A = +1
Coluna II A = +2
Alumínio = +3
Determine a valência do fósforo nos compostos abaixo:
A) H3PO3
VALÊNCIA
Valência é o poder de combinação de um átomo. Existem diversas maneiras de
se encontrar a valência de um átomo. Essas maneiras são usadas conforme o
tipo de átomo em estudo ou conforme a situação em que o problema se
apresenta.
B) HPO42-
1) REGRA DO OCTETO: Valência é o número de elétrons que o átomo perde
ou ganha para ficar estável. Na maioria das vezes a estabilidade é atingida com
8 elétrons no último nível, mas para átomos pequenos a estabilidade pode ser
conseguida apenas com 2 elétrons (H, He e Li, por exemplo).
Determine a valência conforme a regra do octeto para os seguintes elementos:
Determine a valência do cromo nos compostos abaixo:
A) 16S
A) HCrO4-
B) 13Al
B) K2Cr2O7
C) 9F
D) 3Li
E) 14Si
2) REGRA DO DUETO: Valência é o número de elétrons desemparelhados que
o átomo possui no último nível (nível de valência). Elétrons podem ser excitados
e desemparelhados após a absorção de energia, desta forma são obtidas outras
valências. (Normalmente usamos esta regra para os ametais.)
Determine a valência conforme a regra do dueto para os seguintes elementos:
A) 8O
4) CASOS ESPECIAIS: Algumas valências, especialmente de metais de
transição, devem ser memorizadas.
Ag = 1
Zn = 2
Fe = 2 e 3
Cu = 1 e 2
Cr = 3 e 6
Mn = 2, 3, 4, 6 e 7
Pb e Sn = 2 e 4
NÚMEROS QUÂNTICOS
1) Número quântico principal (n): indica o nível em que o elétron se encontra.
n = 1; 2; 3; 4...
2) Número quântico secundário ou azimutal (l): indica o subnível em que o
elétron se encontra.
s=0 p=1
d=2
f=3
3) Número quântico magnético (m): indica o orbital em que o elétron se
encontra.
0
B) 17Cl
-3
-1
0
+1
-2
-1
0
+1
+2
-2
-1
0
+1
+2
+3
4) Número quântico de spin (s): indica o sentido de rotação (spin) do elétron.
+1/2 ou -1/2
C) 6C
Exercício: Determine os quatro números quânticos para o elétron de diferenciação do 26Fe.
QUÍMICA - 20
PROCESSOS DE FORMAÇÃO DE MOLÉCULAS
y
N2
INTERPENETRAÇÃO DE ORBITAIS
y
z
z
N
H2
N
x
CASOS ENVOLVENDO HIBRIDAÇÃO DE ORBITAIS
BeH2
H
H
Be
H
BH3
y
B
HF
z
F
x
H
H
H
H
CH4
C
H
y
z
H2O
H
H
H
O
x
Atenção: a formação das moléculas de água e amônia também pode ser
explicada pelo processo de hibridação. Entretanto, o modelo
anteriormente apresentado é mais simples e conduz às mesmas
conclusões.
PARA SABER MAIS: GEOMETRIA MOLECULAR E REPULSÃO
DOS PARES DE ELÉTRONS DE VALÊNCIA
H
(Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory - VSEPR)
A geometria tridimensional das moléculas é determinada pela orientação
relativa de suas ligações químicas e de seus pares eletrônicos não-ligantes
do nível de valência. Em 1957, o químico Ron Gillespie, baseando-se em
trabalhos prévios de Nyholm, criou uma ferramenta muito simples para prever
a geometria das moléculas.
A teoria recebeu o nome de Teoria de Repulsão dos Pares Eletrônicos
de Valência (TRPEV) e se baseia no de que os grupos de elétrons se
repelem uns aos outros, e a forma adotada pela molécula será aquela em que
a repulsão dos grupos eletrônicos seja mínimo.
Para prevermos a geometria de uma molécula, necessitamos conhecer
somente quantos pares de elétrons estão associados ao átomo central da
molécula, para a qual devemos escrever a fórmula de Lewis. Logo, nos
perguntamos como os pares de elétrons se distribuem espacialmente de
modo que a repulsão seja entre eles a mínima.
É importante recordar que a geometria molecular estará determinada pela
distribuição espacial dos pares de elétrons das ligações presentes e também
pelos pares não-ligantes que estiverem em torno do átomo central, pois
exercerão repulsão sobre as ligações, alterando o ângulo das mesmas.
H
y
NH3
H
N
x
z
H
y
F2
y
z
z
F
x
F
y
O2
y
z
z
O
O
x
QUÍMICA - 21
RESUMO
1) Formação de moléculas por Interpenetração de orbitais
Número de átomos
ligados ao
elemento principal
1
Exemplos
H-F
Ângulo
Geometria
---
Linear
104o28'
Angular
107o30'
Piramidal
O=O
O
2
H
H
N
3
H
H
H
Número de
átomos
ligados ao
elemento
principal
Exemplos
Hibridação
Ângulo
Geometria
2
H-Be-H
H-C ≡ N
O=C=O
sp
180o
Digonal
sp2
120o
Trigonal
H
B
H
H
O
H
H
4
B) Uma ligação π p-p.
D) Uma ligação π s-p.
05. Em uma molécula de gás nitrogênio existem:
A) Duas ligações σ e uma ligação π.
B) Três ligações σ .
C) Duas ligações π e uma ligação σ .
D) Três ligações π.
A) sp, sp e sp2.
C) sp2, sp e sp3.
B) sp2, sp e sp2.
D) sp2, sp2 e sp3.
07. Considere o composto orgânico: CH3-CH=CH-CH2-CH2-COOH
Assinale a afirmativa INCORRETA:
A) Pelo menos um dos carbonos representados tem geometria igual a do
boro no composto BH3.
B) Pelo menos um dos carbonos representados tem geometria igual a do
N no íon NH4+.
C) Pelo menos um dos carbonos representados tem geometria igual a do
berílio no composto BeH2.
D) O composto em questão apresenta 2 ligações π e 17 ligação σ.
08. A distribuição eletrônica do 29Cu por níveis é:
A) 2 – 8 – 17 – 2
B) 2 – 8 – 18 – 1
C) 2 – 8 – 16 – 3
D) 2 – 8 – 15 – 4
C
CH4 SiH4
CCl4
04. Na molécula de HF existe:
A) Uma ligação σ p-p.
C) Uma ligação σ s-p.
06. O átomo de carbono nas moléculas de CO2, HCN e CH2O encontra-se
hibridizado, respectivamente, nas formas
2) Formação de moléculas por Interpenetração de
orbitais precedida de hibridação
3
03. Assinale o maior e o menor número de oxidação que o carbono pode
apresentar em seus compostos.
A) +1 e −1
B) +4 e −4
C) +3 e −3
D) +2 e −2
sp3
109o28'
Tetraédrica
01. Faça a distribuição eletrônica por níveis e subníveis para: Ca, Ar, Na+, S2-,
Fe2+, Fe3+, Cu, Cu+ e Mn2+.
02. Determine as valências do oxigênio, enxofre, flúor e cloro pelas teorias do
octeto e do dueto.
03. Determine a valência do boro no composto H3BO3 e do bromo no composto
HBrO4.
-
04. Determine a valência do silício no ânion H3SiO4 .
05. Determine os quatro números quânticos para o elétron de diferenciação do
potássio.
06. Pesquise os valores de energia de ligação e comprimento de ligação para a
molécula de hidrogênio (H2).
07. Diferencie ligação sigma e ligação pi.
08. Quantas ligações sigma e pi estão presentes no composto CH2=CH2.
09. Qual a hibridação de cada carbono no composto CH3-CH=CH-CH2-CN.
10. Qual a geometria molecular dos compostos H2S, HI, PH3, SiH4 e CO2?
11. Qual a geometria molecular do composto PCl5?
09. De acordo com a teoria atômica atual, é INCORRETO afirmar:
A) A variação de energia na eletrosfera é descontínua. Sendo assim, os
elétrons se distribuem em determinados níveis de energia.
B) Orbital é a região de maior probabilidade de presença de elétron.
C) Elétrons excitados absorvem fótons ao retornarem ao estado
fundamental.
D) A energia dos elétrons é proporcional aos números quânticos principal
e secundário.
10. Considere um átomo neutro de número de massa 31 e que possua 16
nêutrons. A respeito dele podemos afirmar, EXCETO
A) Possui 15 prótons no núcleo e 15 elétrons na eletrosfera.
B) Trata-se de um átomo do elemento potássio.
C) Seus elétrons estão distribuídos em 3 níveis de energia.
D) Seu nível mais externo possui 5 elétrons.
11. Dentre as espécies citadas, aquela que é isoestrutural com o Cu+ é:
A) Ni
C) Zn2+
B) Co+
D) Fe2-
12. Um subnível com a configuração abaixo
↓ ↑
↓
↓ ↑
01. O elemento hipotético de número atômico 120 apresentaria seus elétrons
mais energéticos ocupando subnível:
A) d
B) f
C) s
D) p
pode representar o subnível mais energético do elemento de número atômico:
A) 16
B) 17
C) 18
D) 19
02. O íon mais estável do Selênio é:
A) dipositivo
B) mononegativo
C) trinegativo
D) dinegativo
13. Um elemento químico cujos valores de números quânticos para o elétron de
diferenciação são n = 3, l = 2 e m = -1, deve possuir número atômico:
A) 21 ou 24
B) 23 ou 25
C) 22 ou 27
D) 29 ou 30
QUÍMICA - 22
14. Na molécula CH3CH=CHCH2CH3 existem:
A) Duas ligações π e treze σ.
C) Catorze ligações σ e uma π.
B) Treze ligações π e duas σ.
D) Catorze ligações π e uma σ.
15. Considerando a formação de ligações químicas através do modelo da
interpenetração de orbitais podemos afirmar, EXCETO
A) A molécula de metano (CH4) apresenta 4 ligações σ s-sp3 e geometria
tetraédrica.
B) A molécula de amônia apresenta, em torno do nitrogênio, 3 pares de
elétrons ligantes e um par não-ligante.
C) A molécula de água apresenta geometria angular, sendo que todos os
átomos da molécula encontram-se num mesmo plano.
D) A molécula de gás carbônico apresenta 2 ligações σ e duas π e
ângulos de ligação de 120o entre os três átomos.
16. Marque a alternativa que indica a distribuição eletrônica que explica a
valência do enxofre no composto H2SO3.
A) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
C) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 3d1
B) 1s2 2s2 2p5 3s1 3p5
D) 1s2 2s2 2p6 3s1 3p3 3d2
17. Uma das principais pesquisas do Observatório de Valongo é sobre a
composição química das estrelas localizadas na vizinhança do Sol. O
trabalho levou a uma descoberta fundamental: O Sol tem uma irmã muito
parecida com ele. A composição química da estrela 18 de Escorpião é
praticamente igual à do Sol, ambos possuem quantidades parecidas de
ferro, níquel, vanádio, titânio, silício e cromo.
(GALILEU, ano 08,nº 88, p.30)
Com relação a estes elementos, analise as alternativas abaixo assinalando
a correta. DADOS: 24Cr - 14Si - 23V - 22Ti - 26Fe - 28Ni
A)
B)
C)
D)
O silício é o que possui maior número de níveis contendo elétrons.
A distribuição eletrônica do Cr2+ é: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2.
Em todos eles o elétron mais energético encontra-se no subnível d.
A distribuição eletrônica do Ni2+ é: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8.
18. “Vaca se orienta pelo campo
magnético da Terra”, diz o jornal Folha de
S.Paulo em sua edição de 26/08/08.
22. (PUCMG) Um elemento X (Z = 20) forma com Y um composto de fórmula
X3Y2. O número atômico de Y é:
A) 7
B) 9
C) 11
D) 12
23. (UFV) Dentre as alternativas abaixo, indique aquela que apresenta um
composto de fórmula INCORRETA:
A) Na2S
B) CCl4
C) CaO
D) KCl2
E) MgCl2
24. (PUCMG) O elemento químico fósforo apresenta menor número de
oxidação em:
A) P4O10
B) H4P2O5
C) P4
D) PH3
25. (UFV) A substância na qual o manganês apresenta MAIOR número de
oxidação é:
A) MnO2
B) Mn
C) MnSO4
D) K2MnO4
E) KMnO4
26. (ITA) Assinale a opção relativa aos números de oxidação corretos do átomo
de cloro nos compostos KClO2, Ca(ClO)2, Mg(ClO3)2 e Ba(ClO4)2:
A) -1, -1, -1 e -1
B) +3, +2, +4 e 6
C) +3, +1, +5 e 7
D) +3, +1, +2 e 3
Sabe-se que algumas bactérias também se
orientam pelo campo magnético, graças a
partículas de magnetita (um composto que
contém ferro) em seu interior.
Os metais ferro, cobalto e níquel (e algumas de suas ligas metálicas) podem ser
atraídos por ímãs. A respeito dos átomos desses metais - de números atômicos
respectivamente iguais a 26, 27 e 28 - podemos afirmar, EXCETO
A) Possuem os elétrons distribuídos em 4 níveis de energia.
B) Possuem os elétrons mais energéticos no subnível 4s.
C) Ao perderem 2 elétrons formam cátions com elétrons em 3 níveis de energia.
D) O cátion bipositivo do níquel é isoeletrônico do átomo neutro de ferro.
VESTIBULAR
19. (PUCMG) Considere as notações I e II de um átomo eletricamente neutro.
I. 1s2, 2s2, 2p2
21. (UFLA) Sabendo-se que um elemento genérico “A” tem propriedades
químicas semelhantes às do fósforo, qual a configuração eletrônica de “A”?
A) 1s2 2s2 2p6 3s2.
B) 1s2 2s2 2p1.
C) 1s2 2s2 2p3.
D) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5.
II. 1s2, 2s1, 2p3
Em relação a essas configurações, é CORRETO afirmar que:
A) ocorre absorção de energia na passagem de I para II.
B) I é configuração eletrônica ativada.
C) II representa a ionização do átomo.
D) há emissão de ondas eletromagnéticas na passagem de I para II.
20. (UFLA) Considere as distribuições eletrônicas dos átomos abaixo:
X = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
Y = 1s2 2s2 2p5
27. (PUCMG) As hibridações do boro (BF3), berílio (BeCl2) e carbono (CO2) são
respectivamente:
A) sp3 , sp2 , sp
B) sp2 , sp, sp3
C) sp2 , sp , sp
D) sp , sp , sp3
28. (PUCMG) Com relação à geometria das moléculas, a opção correta é:
NO
CO
NF3
H2O
BF3
A)
linear
linear
piramidal
angular
trigonal plana
B)
linear
angular
piramidal
angular
trigonal plana
C)
linear
trigonal
trigonal
linear
piramidal
D)
angular
linear
piramidal
angular
trigonal
29. (ITA) Assinale a opção que contém a geometria molecular CORRETA das
espécies OF2, SF2, BF3, NF3, CF4 e XeO4, todas no estado gasoso.
A) Angular, linear, piramidal, piramidal, tetraédrica e quadrado planar.
B) Linear, linear, trigonal plana, piramidal, quadrado planar e tetraédrica.
C) Angular, angular, trigonal plana, piramidal, tetraédrica e tetraédrica.
D) Linear, angular, piramidal, trigonal plana, angular e tetraédrica.
É CORRETO afirmar que:
A) Y forma íons Y+.
B) X é um gás nobre.
C) Y apresenta três níveis atômicos de energia.
D) X e Y formam um composto de fórmula XY2.
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