Distribuição Electrónica e Formação de Iões

Distribuição electrónica 


 A distribuição electrónica consiste na distribuição dos electrões de um átomo em níveis de energia. 
 O primeiro nível de energia só pode conter no máximo 2 electrões, o segundo pode conter 8 electrões, etc. Pode-se descobrir o máximo de electrões que um nível pode conter através da expressão 2n(2).
 Por exemplo, nível 1 = 2x1(2) = 2 . . . nível 2 = 2x2(2) = 8 


 Vamos experimentar fazer a distribuição electrónica...
                                   

Formação de iões

Tabela Periódica

 A tabela periódica é a representação dos elementos químicos, distribuídos em grupos e períodos, em função das suas características.

  Nas colunas ou períodos, os elementos estão organizados de acordo com os 
níveis de energia. Sendo que o primeiro período, tem 1 nível de energia e o sétimo período tem 7 níveis de energia, sendo esse o último período.


 Nas "linhas" ou grupos, os elementos organizam-se de acordo com os seus electrões de valência. Por sua vez, os elementos do mesmo grupo, têm comportamentos químicos semelhantes. Ao todo existem 18 grupos. 
 Desses destacam-se os grupos : 1,2,13,14,15,16,17,e 18.  
O grupo 1 é o dos metais alcalinos, o 2 dos metais alcalino-terrosos, 3 ao 12 são os metais de transição, o grupo 17 é o grupo dos halogéneos e o 18 dos gases nobres.
 As duas últimas linhas da tabela periódica são também designadas por família dos lantanídeos e dos actinídeos.





Os elementos podem-se classificar em: 

• Metais, semi-metais e não metais. Sendo os metais os azuis, os semi-metais verdes e os não metais amarelos.
• Os metais são: Bons condutores de calor e electricidade, geralmente sólidos à temperatura ambiente. 
• Os não-metais são maus condutores de calor e electricidade, menos uniformes nas propriedades do que os metais.
• Os semi-metais têm propriedades intermédias entre os metais e não metais.
  
  
  
  

"Regras":

O tamanho dos átomos aumenta ao longo de um grupo. E diminui ao longo de um período.

 

Os átomos dos elementos do primeiro grupo têm um eletrão de valência . Por isso, têm tendência a formar catiões.

 

Os átomos dos elementos do segundo grupo possuem dois eletrões de valência, têm tendência a formar catiões ou iões dipositivos.

 

Os átomos dos elementos do grupo 16 e 17, apresentam seis e sete eletrões de valência, pelo que dão origem a aniões.

 

Os átomos que pertencem ao grupo 18, denominados gases raros, são átomos estáveis, e por isso não originam iões. 

História da Tabela Periódica

Na imagem, podemos observar a primeira tabela periódica, proposta por Dmitri Mendeleiev. Dmitri resolver elaborar esta tabela depois de ter reparado na periodicidade das propriedades dos elementos.

Nela estão representados 118 dos elementos químicos e algumas das suas propriedades. 

Modelos Atómicos

Modelo atómico é o que se usa para representar um átomo, ao longo do tempo, os modelos atómicos foram evoluindo... vamos começar pelo primeiro...

• Modelo atómico de John Dalton - 1808

     Nesta teoria Dalton dizia que o átomo era um          sistema contínuo e uma partícula indivisível e          indestrutível.

• Modelo atómico de John Thomson - 1897
  
  John Thomson, propôs a teoria da existência
  de partículas com carga positiva e negativa, e que as partículas negativas, os electrões, estavam localizados numa nuvem de carga positiva. Ele acreditava que os electrões estavam distribuídos uniformemente.
  Este modelo ficou conhecido como o "Pudim de Passas".

• Modelo atómico de Ernest Rutherford - 1911
  
  

   Rutherford, afirmou que o átomo tinha um núcleo

de carga eléctrica positiva, pequeno em relação 

ao átomo, sendo que este núcleo estava rodeado

de partículas negativas, os electrões, que se movimentavam em órbitas, a grandes velocidades. 

 
• Modelo atómico de Niels Bohr - 1920
  
  Este modelo atómico, consistia também
  na existência de um núcleo positivo, rodeado
  de electrões que em vez de órbitas se deslocavam em forma circular.
  
  
  
  
  

• Modelo atómico actual
  
  Actualmente, sabe-se que o núcleo atómico é situado no centro do átomo e constituído por protões que são partículas de carga elétrica positiva e por neutrões, partículas sem carga. Os electrões possuem carga
  negativa, massa muito pequena e se
  encontram na nuvem electrónica.
  Tornando o átomo uma partícula neutra.
  

Átomos

Representação de 3 átomos de hidrogénio:

• O que têm os 3 átomos em comum?
  Têm todos o mesmo número de protões o que significa que pertencem todos ao mesmo elemento químico (Hidrogénio).
  
  Ou seja o número atómico caracteriza um elemento químico.

•    A todos os átomos do mesmo elemento químico, ou seja, com o mesmo número atómico dá-se o nome de isótopos.

Representação simbólica de um átomo

• Ao conjunto de todas as partículas do núcleo denominamos nº de massa (A).

     Nº de massa = Nº de Protões + Nº de Neutrões

     A = Z + N  --> N = A - Z

Luz

A luz :

• É uma onda electromagnética transversal.
• Propaga-se no vazio.
• Propaga-se em linha recta e radialmente em todas as direcções.
• Transporta energia na sua propagação.
• A velocidade de propagação no vazio e no ar é cerca de 300 000 km/s.
  

As fontes luminosas emitem feixes de raios luminosos (conjunto de raios luminosos):

                    

A luz ao propagar-se pode atravessar diferentes materias :

• Transparentes, onde a luz atravessa totalmente o material:
  
  
  
• Translúcidos, a luz atravessa parcialmente o material:
  
  
       
  
  
• Opacos, nos quais a luz não atravessa o material e forma-se a sombra.

         

Triângulo de visão :

Reflexão da luz

Os raios luminosos são reenviados para o meio de onde vieram.

Reflexão regular - Ocorre em superfícies polidas e todos os raios são desviados na mesma direcção.

 Reflexão difusa ou difusão: Ocorre em superfícies rugosas e os raios são desviados em direcções diferentes.

Formação das imagens:

Num espelho plano - As imagens são direitas e do mesmo tamanho, estão à mesma distância do espelho que o objecto, são virtuais e simétricas.

                                  

Num espelho convexo - A imagem é virtual, direita e menor que o objecto.

     

Num espelho côncavo - Dependendo da posição do objecto a imagem pode ser, real, virtual, invertida, direita, maior ou menos que o objecto. 

Arco íris

Espectro da luz branca

Dispersão da luz branca 

• É um fenómeno que ocorre quando a luz branca se decompõe nas diferentes radiações monocromáticas. 

• Este fenómeno acontece quando a luz passa do ar para um meio transparente como um prima, ou uma gota de água.

Dispersão da luz branca num prisma

A formação do arco íris

O arco íris forma-se devido à dispersão da luz branca nas gotas de água.

A cor e a luz

Um corpo absorve e reflecte determinadas radiações. A cor que um corpo apresenta depende do tipo de radiação que sobre ele incide.

Cores primárias da luz 

•  A sobreposição da luz vermelha, verde e azul origina a luz branca.
•  Uma cor secundária e a primária que não lhe deu origem são cores complementares.

Cor dos objectos opacos

Um objecto opaco apresenta (reflecte) a cor complementar daquela que absorve preferencialmente.

Os objectos pretos absorvem todas as radiações do espectro visivel.

Os objectos brancos reflectem todas as direcções do espectro visível.

Cor dos objectos transparentes

Um objecto transparente apresenta (transmite) a cor complementar daquela que preferencialmente absorve.

Por exemplo, uma garrafa de vidro verde transmite radiação verde e absorve todas as outras.

Som

Como se produz o som? 

• O som é produzido através da vibração de uma fonte sonora.
• Como o som é uma onda mecânica, necessita de um meio material para se propagar.
  
  
  
  
  
  
  
  Velocidade da propagação do som
  
  
• A velocidade da propagação do som depende do meio onde o mesmo se propaga.
• Geralmente, o som propaga-se mais rapidamente nos materiais sólidos do que nos líquidos e por sua vez, mais rápido do que nos gases. 
• Mas a velocidade do som não depende só do material e do seu estado físico, depende também da densidade ou da elasticidade do material.
• Quanto mais elevada é a temperatura, menor é a densidade do ar e assim, maior é a velocidade do som.
  
  
  
  
• Pode se calcular a velocidade do som dividindo a distância pelo intervalo de tempo:
  

Curiosidades:

• Se uma pessoa gritasse durante 8 anos, 7 meses e 6 dias, teria produzido energia suficiente para aquecer uma chávena de café.
• O ser humano que é considerado o mais barulhento do mundo é uma mulher, a professora Jill Drake e conseguiu atingir o marco de incríveis 129 dB! Para atingir esses 129 dB, bastou dar um grito. Está registado há 10 anos no Guiness, e até hoje ninguém conseguiu superar a marca!
• O segundo maior som foi emitido por um homem chamado Marco Ferrera. Marco nasceu nos Estados Unidos e soltou um assobio que chegou a 125 dB – o que equivale ao barulho que um avião a jacto emite durante a descolagem.

Ondas

O que são ondas?

• As ondas são uma propagação de uma perturbação.
• Na propagação de uma onda há transferência de energia mas não há transporte de matéria.
• Existem as ondas sísmicas, ondas sonoras, ondas luminosas, ondas do mar e ondas do lago.

Onda do lago, a propagação da perturbação
 quando se atira uma pedra.

      Ondas mecânicas - As ondas mecânicas são as que precisam de um meio* material para se propagar, como por exemplo nas ondas sonoras, nas molas, nas cordas, as ondas sísmicas, as ondas do lago e em líquidos. 

• Ondas sonoras - O som é produzido pela vibração de uma fonte sonora, as ondas sonoras transferem-se através de um meio material até chegarem aos ouvidos. A vibração das ondas sonoras está associada à energia cinética.
  
  

  Ondas electromagnéticas- As ondas electromagnéticas, ao contrário das mecânicas não precisam de um meio material para se propagar. São geradas por cargas eléctricas. São exemplo dessas as ondas luminosas.

                     

*Meio é o que permite a onda deslocar-se no espaço.

Ondas longitudinais são aquelas em que a direcção da propagação é a mesma da direcção da vibração. O som propaga-se através de ondas longitudinais.

Ondas transversais são aquelas em que a direcção da propagação e a direcção da vibração são perpendiculares.

Ondas periódicas- 

• A frequência da onda (f) corresponde a número de ciclos que se completam em cada segundo. Exprime-se em hertz (Hz).
• O comprimento da onda é exprimido pelo nanómetro (nm).
• O período é o intervalo de tempo mínimo decorrido até que o fenómeno retome as mesmas características, ou seja o tempo necessário para se completar um ciclo, é representado pela letra T.

Temperatura e calor

O que é a temperatura?

A temperatura é uma propriedade física de todos os corpos e relaciona-se com a agitação média das partículas, ou seja com a energia cinética das partículas: + agitação = + temperatura.

É medida através de um termómetro e a unidade do sistema internacional é o Kelvin (K).








O que é o calor?

O calor é a energia em movimento que só existe enquanto existir uma diferença de temperaturas entre os corpos.

É uma medida da energia térmica transferida espontaneamente entre sistemas e temperaturas diferente.



Transferências de calor

Há transferência de energia entre os corpos até ocorrer o equilíbrio térmico, ou seja, quando os corpos estiverem à mesma temperatura.

Mecanismos de transferência


Condução térmica - ocorre nos sólidos.

Convecção - ocorre nos líquidos e nos gases.



   

Manifestações de energia

Como se detecta a energia: 

- Energia luminosa                                       

- Energia sonora

- Energia radiante (RX, infravermelhos, UV)

- Energia mecânica (movimento dos corpos)

- Energia térmica (aquecimento dos corpos)

- Energia eléctrica (movimento orientado dos electrões)

Energia radiante

                                    

Energia luminosa

Energia sonora

 Formas fundamentais de energia:

• Energia potencial - energia que se encontra armazenada nos corpos e que pode vir a ser utilizada.
• Energia potencial química - encontra-se armazenada nos alimentos, nos combustíveis, nas pilhas e nas baterias.
• Energia potencial elástica - materiais elásticos e molas.
• Energia potencial gravítica - qualquer corpo mesmo em repouso possui energia potencial gravítica (Epg),à superfície da terra.
• > massa do corpo - > Epg 
• > h (altura) - > Epg
  
  

Outra forma fundamental de energia

• Energia cinética (Ec) é a energia associada aos corpos em movimento.
• Pode ser calculada com a seguinte fórmula:

                    

Fontes de energia

Energia: 





Fontes de energia:



Primárias- 

As fontes de energia primárias são aquelas que vêm directamente dos 
recursos naturais como, a radiação solar, o vento, a água, o urânio e os combustíveis fósseis, como o petróleo e o gás natural. Podem ser energias renováveis ou não-renováveis.

       

Secundárias-

As fontes secundárias são aquelas que são obtidas a partir das fontes primárias por exemplo, a electricidade, o gasóleo, a gasolina e o gás butano.

                                                                                            

                        



Fontes de energia renováveis - As fontes de energia renováveis são as que estão em contínua renovação e que são ilimitadas.
São por exemplo, a radiação solar, o vento, as ondas, as marés, a água, a geotermia, a biomassa e o biogás.

Fontes de energia não-renováveis- Fontes de energia não-renováveis são os recursos naturais que, quando utilizados  não podem ser repostos pela natureza ou pelo humano, num prazo útil.

Velocidade das reacções químicas

Cinética Química

• A velocidade das reacções químicas, é o intervalo de tempo, maior ou menor, que as transformações demoram a ocorrer.
• Existem reacções químicas que demoram mais tempo como a oxidação do ferro, e existem reacções mais rápidas como a combustão.
  
                                 

• A velocidade média de uma reacção química pode-se medir através de uma equação química, que traduz a variação da concentração dos reagentes em relação ao intervalo de tempo:

     V_{m= variação da concentração}

                 intervalo de tempo

• Factores que influenciam a velocidade das reacções químicas:
  
• Temperatura: quando a temperatura sobe o movimento dos corpúsculos é maior e assim aumenta a probabilidade de ocorrem colisões eficazes o que aumenta a velocidade das reacções químicas.
• Divisão de partes: quando dividimos um material ao meio, aumentamos a superfície de contacto e assim a agitação dos corpúsculos é maior.