Apresentação e a a c c i a m m u í é r i a t Q a a m : a s c o m a c i a n ê ê i c u a s o c o r r e m d r e c a s c i c e n e u c h q é n i c o m a ç õ e s o s, t a h h l v e r ê r o a p a s o v o c s t r a n s f o r o . v v i i a l m t a e a n e n t o, c r i a a N e s t s t u d a m a s s o p l a d e. a d o p e l a e a a s i a m m d d c o i e i n n c n s ê ê e a n n a a i i l m a e s e c o n h i s e. h u m d o d o m e s s a s c i d d c a. E n e r g i a à a s i c s d F í s s d v a e a s e n e s e r ú t e m m u n b á s i c c o e t i v l e o m c o u a c b m e r a r a s e n t o a m t o d a e l h o C o m u e p o d e e n t e e m e c i m m h m e t p a r a m o n h q u e a f e o s q s a t u a l m t ó s, c u n d m a a s l o u o o s r r d á e p s õ e e r a u s v e m r i s o t e d e c i s e t o s u V i v s q o n a l i o d r a c o a n r e P e o d d . m r i p a a p r o o s. o g i d a r a t o c i a e a p d e é u m l o a a o c c n i s s c n u í j ê F t e a i ê e n d a u i r d i c e s . m n d r a o ô a r n e n e n h a i n f e c a e t i c h u m p e r s e g u í m e e m d a p o d e C o n h e c e d u d e s s e q , v i d a e v e m o s a d o d e Q u m a s é r i o, d i s e d d z a r õ e s n ã o, d d i z a r a o n h e c i d m ç ç n i h a p e d c r a s r r n n i p e u o c e a õ o c o s c b t o c a ç a m u i t o à o u u m a s o, o e x p l i i c i s t a s d i s d s t n n a t e e i c r s c n s a é m s c o b r i r l i i s e n t i s b r i n A l é i e s s i c a a ç e m n m a o a h a d e d w t o n, u m a c r i a n n i m r r o e d c z e r N e b r i r d o u l i i u m a p o p r a I s o c s s a a c d e t e r s i d e d e d u i e a s. o r q ã e a s z s r o r a r a r a t o r e t h p p u c u o o a m m a i n s a O e d e o q u e a w t o t e n N e t n d m o o a c t h e c l l h i b o n i t t r s s i a a p m C o m c i o n a. o n a f u z e r u n a t
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1
, , geladeira televisão os (rádio, ão; assim h l n e r m a é p b a m s a ria do us, avião t ca, a maio arro, ônib tos da Fí si existiria. C s nhecimen tros) não u o ontecem o e r Sem os co t n e , or r como ac omputad mpreende os o s c r i e a v . i V s d telefone, c . a a s c m i i co explica do da Fí s tas outras e trabalho Capítulo çar o estu como mui de energia ê vai come conceitos idade voc s o o m o c Nesta Un os e p r o c s o d tos movimen eza. s da natur fenômeno
id a d t i t ic a r o s ic o d e p a i iddr a adde e a acce l lee r a açç ã ãoo n noo s s a a j u udd a a m m a e x x p p l l o P on t o c o lo l e ve o e co m s de v no
a to d i a n i id ncce i to n o s do co t no odo o s co mo ô me n e m nô ue e n fe ? s f s ? o s o s De q u r i io po r p r á r 1.. De 1 v á r v a r ic a p l ic x p o s do s co Mudançade cor e to n t m e x e d me n o po o v i m n p n mo m formaçãodegases o to e w t Ne e sreação indicam te houve a ? s de N n t n eque e i s se ncc i a ? s l le e s ê n tê re a s o t o a po o p r a ? mo química. ão t ã og i a ? a e p s t o l lo g i a rg 2.. Co m 2 no o e s e r mo ec n ne te a t a a ? Co m ho, e n r a l ho s ? s a a l a e le l p a b p s p s a b a i r m p m e t r t i te t s i e ú re r s s t o a s ão n a s ã s m e n q u i n e áq á te i s t s m x i x e e d s s po t i i po açõe s t e l aç o s re so e r ue ve r s 3.. Q u 3 m o s d i ve a m o n a ncc i io u n f u o ? a no 4.. Co mo 4 d i a n t i id s do co t o to t e j b o e m 7.1
Reações
7 químicas Algunsfatorespodemserobservadosparaverificarse umatransformaçãoquímicaefetivamenteocorreu.Taisfatoressão chamadosde evidênciasdereação.Veja umexemploprático:quandose queimaumpedaçode madeira,verifica-se que ocorreu amudançade cor damadeira.Alémdisso,ocorremo aumentode temperaturae urae a liberaçãode gases.A mudançade cor,o aumentodatemperaturae aliberaçãode gasessãoevidênciasdereação. Outraevidênciadereaçãoquímicaéquandose misturamdoislíquidosincolores e ocorre aformaçãode umsólido. Nestecapítulovocêvaiveralgumasoutrassituaçõesquepodem caracterizarou evidenciarqueuma reaçãoquímicaefetivamen teocorreu.Observeafiguraabaixo. 5 1 5 1 1
s e g a m I w o l G / k c o t s r e t t u h S / f a r g o t o h p k c o t S
o s mo e t i s m t l le a t s t a de a p i i s t m p a e m t a e t t l le a t m a u m d a de u ad g a a rg a l l a r he d a a l l he e t a De D
2
A questão é
4 1 4 1 1
Hidrogênioeoxigênioformamágua. Você sabe escrever e balancear a reação química que representa esse fenômeno? Em que condições a massa é conservada em uma reação química? Que lei afirma esse fato? Por que a lei de Proust é chamada lei dasproporçõesconstantes? 96
1
Abertura da Unidade Apresenta uma imagem e um breve texto de introdução dos temas abordados. Os ícones azuis que aparecem na abertura indicam o número e o tema de cada Unidade para que você possa se localizar com mais facilidade. Ponto de partida
Nesta seção há algumas questões sobre os assuntos que serão desenvolvidos na Unidade.
2
Abertura dos capítulos
3
Todos os capítulos se iniciam com uma ou mais imagens e um texto introdutório que vão prepará-lo para as descobertas que você fará no decorrer do seu estudo.
Não deixe de ler os boxes que aparecem ao longo dos capítulos. Eles contêm informações atualizadas que contextualizam o tema abordado no capítulo e demonstram a importância e as aplicações da ciência.
A questão é
Nesta seção há pergunt perguntas as sobre os conceitos fundamentais do capítulo. Tente responder à questão no início do estudo e volte a ela ao final do capítulo. Será que as suas ideias vão se transformar?
Boxes
4
Informações complementares Diversas palavras ou expressões destacadas em azul estão ligadas por um fio a um pequeno texto na lateral da página. Esse texto fornece informações complementares sobre determinados as sunt suntos. os.
Os não metais
Ciência e História Históriadasmedidas O funcionamento do comércio e também a comunicação científica dependem de comparações e, para fazê-las, é preciso ter um ponto de referência. A primeira referência utilizada foi o próprio corpo. Assim surgiram medidas de comprimento como a
polegada, o palmo e o pé. No Egito, há cerca de 4 mil anos, era usado o
cúbito, que é a distância do cotovelo até a ponta do dedo médio do faraó. Outra medida era o palmo, que equivalia a quatro dedos juntos da mão e corres-
pondia à sétima parte do cúbito. Outramedidadecomprimentoaindausadahoje naInglaterraenosEstadosUnidoséajarda,que equivaleàdistânciaentreonarizea pontadopolegar,com obraçoesticado.Alémdajarda,sãousadasnesses
paísestambémamilha(cercade1,609m)e apolegada (cercade 2,54cm). NoséculoXVIII foi propostoum sistemade medidasbaseadoemumpadrãoconstante,asdimensões de nossoplaneta.O padrãode medidaescolhidopela AcademiaFrancesafoiocomprimentodaquadragé-
passou a ser a do comprimento do t rajeto percorrido pela luz, no vácuo, durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 de segundo. O padrãoparaamedidade massa(quilograma) é amassaum cilindrode platinae irídio( um metal), que ficanoEscritórioInternacional de Pesos e Medidas,sob pressãonormal e a0ºC, em Sèvres(França).
sição em que se encontra a sombra projetada pelo
instrumento.Vejaafigura1.9. Eramusadastambémasampulhetas,emqueo tempoeramedidopelapassagemdeareiadeumrecipienteparaoutro(revejaafigura1.9).Apartirdo o(revejaafigura1.9).Apartirdo século XIV,otempo passouasermedidopor relógiosmecânicosinstaladosnaspraçascentraisdascidades.
cloro
Inicialmente,opadrãode tempofoio segundo.
Eleequivaliaa24 horas(duraçãododia)divididaspor 86400, queéo númerodesegundoscontidosemum dia.No entanto,operíodode rotaçãodaTerravariae osdiasnãosãotodosexatamenteiguais.Porisso,a s .Porisso,a
circunferênciadaTerraquepassa pelospolos. Esse
definiçãoatualéaduraçãode9192631770 períodosde umadeterminadaradiaçãodoátomodecésio-133. Essa padronização ajudou a desenvolver tanto o
tar a precisão das medidas, e a definição do metro
/ k y c h o p t a s r n i g t o a t L o / h y P r a r t r b e i L b o m a t o L h P w e e r c d n n i e A c S
Umdos maisantigosrelógios conhecidostem
cercade 3500anos e foi encontradonoEgito: adonoEgito: eraum relógiodeSol,quemedeas horasdeacordocomapo-
sima milionésima parte do meridiano terrestre — a
padrãorecebeuonomedemetro(dotermogrego metron ,que significa‘medir’). Com o desenvolvimento da ciência e a expansãodocomércioedascidades, foinecessárioaumen-
Halogêniovemdo Halogêniovemdo gregoesignifica ‘formadordesal’.
3.9 Fotodealguns halogênios.(Nã omanipule nemaspireessas substâncias,poiselassão ias,poiselassão tóxicas!)
comércio quanto a comunicação científica entre os
países:asquantidadescomeçavamaser entendidas damesmaformapelos diversos povos domundo.
Noladodireitodatabelaperiódicaficamos nãometais nãometais (ou (ou ametais ametais).Mas ).Mas oboro, osilício,ogermânio,o arsênio,oantimônio,otelúrioe opolôniotêmalgumas propriedades de nãometais e outras de metais,por issosão chamados,por alguns autores, de semimetais semimetais.No .No entanto,aUnião Internacionalde QuímicaPurae Aplicada,órgão queregulamentaanomenclaturaemQuímica,nãoindicaquaiselementosdevemser incluídosnessaclassificação. Emtemperaturade ade 25 ºC,cercade metade dos nãometais se encontranoestadogasoso(oxigênio,nitrogênio,cloroe flúor)e metade se encontranoestadosólido (carbono,iodo,fósforo,enxofre,selênioe e,selênioe ástato).A únicaexceçãoé o bromo,que em temperaturade urade 25 ºC é um líquidovolátilque formavapores avermelhados. Entre os nãometais estáogrupo 17 databelaperiódica,conhecido comogrupodos halogênios halogênios:flúor,cloro,bromo,iodoe :flúor,cloro,bromo,iodoe astato.Vejaatabelaperiódicadafigura3.3. bromo Os halogênios reagemcommetais e formam sais.Ocloretode sódio(salde cozinha),por exemplo,é formadopelacombinaçãode átomos de cloro(halogênio)comsódio(metal). Outrogrupodenãometaiséogrupo16da tabelaperiódica,conhecidocomogrupo dos calcogênios :oxigênio,enxofre,selênioe telúrio. iodo Demodosimplificado,pode-sedizerque os nãometaistêmpropriedadesopostasàs asàs dosmetais.Apresentam,emgeral,5,6ou7 elétronsna r onsna últimacamada;nãoconduzemtãobemaeletricidadeouocalorcomoos metais;osnão metaissólidosgeralmentequebramsetentarmosdobrá-los,istoé,nãosão mosdobrá-los,istoé,nãosão maleáveis comomuitosmetais.Tambémtêmpontodefusãoinferioraodosmetais(comexceção docarbononaformade grafiteoudiamante). e). Os elementos dogrupo18,chamados de gasesnobres ou nobres ou raros raros,têm8 ,têm8 elétrons naúltimacamada(comexceçãodo hélio,que tem2).Esse númerode elétrons confere aesses gases uma estabilidade e,por isso,esses elementos dificilmente se combinamcomoutrosnas condiçõesambientais. Esses gases podemser encontrados, por exemplo,nos letreirosluminosos, como
éo casodoneônio(reve o (revejaa figura3.1);oargônioéusadopar a 3.1);oargônioéusadoparapreencheroespaço internodaslâmpadasincandescentes,poisele nãoreagecomo filamentometálicoda lâmpada,aocontráriodooxigêniodo ar,que se combinariarapidamente comometal aquecido,comprometendoofuncionamentodalâmpada;o endoofuncionamentodalâmpada;o hélio,porsermenosdensoque oar, é usadoembalões de gás. Mundovirtual Tabelaperiódica queapresentaumatabelaperiódicainterativa,comos a,comos nomesdos elementos,suas Site que características icase principaisaplicações.
A químicadas coisas Páginaqueanalisaaspectosdo cotidianoconsiderandoaspectosfísico-químicos.
1.9 Dois instrumentos que foramusados para medir otempo:orelógiode sole aampulheta.
Acessoem:3fev.2015.
52
Trabalhando as ideias do capítulo
1. Comoum ácidopode ser identificado? Quais são
j ) O tornassol é um indicador ácido-base porque muda de cor conforme o meio, seja ácido ou básico. k ) Quantomaior opH, mais básicaou alcalinaé a solução.
suas características? 2. Em termos químicos,oque todas as bases têmem
comum?
3. Comoum salpode serproduzidoem laboratório? ácidos e basesemlaboratóriodevem manusear
namíons H+. m) Ácidos e bases nãosãocorrosivos.
com cuidado esses produtos e usar luvas e óculos
n) Os ácidos são formados sempre por apenas
de segurança. 5. QualaescaladevaloresdepH e sdepH queumasolução
ácidapode ter? Eumasolução básica?
dois elementos químicos.
9. Oaparelhoabaixo é umpeagâmetroou pHmetro. Você sabe dizer se a solução que ele mede é ácida
aquosa): HF, HCl, HBr, H2S, H 3PO4, HNO3, H2SO4, HNO2,H 2SO3.
k c o t s n i t a L / y r a r b i L o t o h P
7. Dê onome das seguintes bases:NaOH,Ca(OH)2, Mg(OH)2, NH 3.
e c n e i c S / y h p a r g o t o h P t r e b m a L w e r d n A
8. Nocaderno, indique quais sãoas afirmativas verdadeiras. a) O sabor azedo do limão é uma pista de que essafrutapossuialgumácido a possuialgumácido. b) Nãosedeveprovarumasubstânciadesconhecidaparasaber se elaé ácidaou básica. c) Quandodissolvidas naágua, as bases liberam oíon hidrogênio.
6.10
e) Quantomaior opH de umasolução,maior sua acidez. f ) OpH deumasoluçãoaquosadehidróxidode magnésioé 10,5.Portanto, ele éumasolução básica.
+1
+3 +4
Funções químicas
C át o i ns ma si co mu ns
H+
Li+
Na+
K+
Ag+
Mg2+
Ca2+
Sr2+
Ba2+
Zn2+
2+
2+
a r o t i d e a d o v i u q r A / s n e g a m i e d o c n a B
H
C C
Rutherford-Bohreosconceitosdenúmeroatômico,
númerodemassa,massa atômica,elementoquímico e isótopos.A partir daí,pôde pesquisar e compreenderumpoucoaradioatividadeea energianuclear, umbom exemplode comoas aplicações daciência devemser orientadas por valores éticos e controladas por todaasociedade.
H C
C
C H
C
H
H
1 Fórmulaestruturaldo benzenopropostapor Kekulé. A letraC indicaumátomode carbonoe aletraH,umátomo dehidrogênio.Ostraços indicamligaçõesquímicas entreosátomos.
Mas Kekulé nãose limitou aformular ahipótese: passou a testá-la por meio de observações e experimentosparaverseeracorreta.
samos criar outro que desempenhe as mesmas funções
melhor a eletricidade do que certos materiais não me-
semagrediroambiente. O conhecimentocientífico,assim comoacuriosidade humana,nãotem fim.
tálicos, como os plásticos. Podemos construir um
Aoestudar as mudanças de estadofísico(fusão,vaporização,condensação,solidificação,sublimação), vocêaprendeua explicarumasérie defenômenos docotidiano,e agorajá é capazde interpretar essas mudançasdeestadofísicoemfunçãodaorganização
e domovimentodos átomos e moléculas.Aprendeu tambémarelacionaressasmudançascomalterações
de temperatura.
Conheceu algumas unidades de medida usadas
em Ciências, como o quilograma, o metro e o metro cúbico, que fazem parte do Sistema Internacional de Unidades (SI).
Testandohipóteses
exemplo,se um novoprodutoprovocapoluição,preci-
Formulandohipóteses
vários modelosparaoátomo. Estudou omodelode
NestaUnidade você estudou algumas propriedades gerais damatéria(extensão,massa,etc.)e algumas propriedades específicas (densidade, temperatura de fusão e de ebulição, entre outras). Já tem base aplicá-lona resoluçãode alguns problemas e de algumas situações docotidiano.
Vamos supor que queiramos testar a hipótese de que certos materiais, como os metais, conduzem
Cada resposta pode originar novas perguntas. Por
porexemplo,que háalgona estruturadosátomosdos metaisqueostornabonscondutoresdeeletricidade.Ou
6.11
NH4+
amônio
contaminadosporinseticida. Repareque,ao formular hipóteses,eleusacertosconhecimentosqueadquiriu. Ao formular uma hipótese, o cie ntista precisa usar
suacriatividade.Éfamosaahistóriado químicoalemão
Cu+ +2
corrente elétrica.
diaadia.Masamaioriadosproblemasqueocientista tenta resolver surge dentro de sua área de estudo específica.
podesuporque algunsanimaisdeuma regiãomorreram C ar ga
h) Quando dissolvidos na água, os ácidos conduzemcorrente elétrica.
Capítulo 6
teóricaparacompreender oconceitode densidade e
Observandoe tentandoresolver problemas Porqueoferroenferruja?Porqueoarco-írisaparece em dias com sol e chuva? Por que os metais em geralconduzembemaeletricidade?Seráquedeterminadoinseticidaprejudicaoutros organismosalémdos insetosquedestroemasplantações? O cientista observa a natureza e tenta resolver problemasexplicandocomocertas coisasacontecem.
A classificaçãoperiódica
Aprendeu também algumas noções de como os elétrons se distribuem em camadas pelo átomo e
a importância de se organizar os elementos químicos em uma tabela periódica, conhecendo um pou-
co sobre as propriedades dos grupos da tabela periódica e aprendendo a diferenciar metais e não metais, além de algumas aplicações práticas desses elementos. Estudou ainda um pouco da história dessa tabela. SuryaraBernardi/Arquivodaeditora
Você pôde perceber que,aolongo da História, foram propostos
experimento colocando um metal e depois um mate-
rial não metálico em um circuito elétrico, como o indicado na figura 2. Se o material conduzir a eletricidade, a lâmpada vai acender; caso contrário, ficará apagada.
palpite,ouseja,eleformulau mahipótese.Elepodesupor,
tradosnasfunçõesquímicas nastabelasa seguir.
g) Umasubstâncian eutratempH maior que 7.
i) O ácido nítrico, no estado puro, não conduz
90
do: o benzeno poderia ser constituído por uma série de átomos na forma de um anel fechado. Observe a figura 1.
Para resolverproblemas,o cientista arrisca um
Umpeagâmetro
10. Vejaasfórmulasdealgunscátionse ânionsencon-
d) O íon hidroxila é liberado quando uma base, comoohidróxidode sódio,édissolvida naágua.
A ciêncianãoé apenas um conjuntode conhecimentos acumulados pelaespécie humana.Étambém umaformadeestudaromundoempregando-secertos procedimentos.
Muitasdasquestõesacimaestãoligadasafatosdonosso
ou básica? Por quê?
6. Dê o nome dos seguintes ácidos (em solução
O cientista estuda o mundo
Ao acordar, Kekulé percebeu que ali poderia estar a solução para o problema que ele estava estudan-
H
l) Quandodissolvidosnaágua,osácidosorigi-
4. Explique por que as pessoas que trabalhamcom
Ponto de chegada
Leitura especial
Atividades
Capítulo 3
> / g r o . s a s i o s c a d a c i m i u q a . w w w < / o ã ç u d r o p e R
Cu
Fe
Sn2+
Pb2+
Al3+
Fe3+
Sn4+
Pb4+
a r o t i d e a d o v i u q r A / a r u o M s í u L
metal me tal
Friedrich August Kekulé (1829-1896), que, em 1865, ten-
tava descobrir como estavam organizados os átomos que formam a molécula de uma substância chamada benzeno. Umdia,Kekuléestavadormindoemfrenteàschamasdeumalareira,quandosonhoucomátomosenfileiradosquesemovimentavamcomocobras.Derepente,uma e,uma
dessas“cobras”começouamorderaprópriacauda.
plástico
2 Esse experimento deve ser realizado somentepeloprofessor. (Figurasemescala.Cores fantasia.)
271
55
