Química. Química Geral. 1º Ano

400 Pages·2008·20.161 MB·Portuguese Brazilian

by  Ricardo Feltre

FrontsQuimica1FeltreLA10/06/200516:12Page1
C M Y CM MY CY CMY K
EngenheiroQuímicopelaEscolaPolitécnicadaUniversidadedeSãoPaulo.
DoutoremEngenhariaQuímicapelaEscolaPolitécnicadaUniversidadedeSãoPaulo.
ProfessordeQuímicaemcursospré-vestibulareseemcursossuperiores.
S
E
G
A
M
YI
T
T
E
G
–
K
N
A
B
E
G
A
M
EI
H
T
N/
A
G
A
N
A
B
M
A
WILLI
N
H
O
J
Ilustrações:AdilsonSecco,NelsonMatsuda
6-ª edição
SãoPaulo,2004
Composite
Títulooriginal:QUÍMICA
©RicardoFeltre,2004
Coordenaçãoeditorial:JoséLuizCarvalhodaCruz
Ediçãodetexto:AlexandredaSilvaSanchez,FláviaSchiavo,MárcioCosta
Colaboradora:SorayaSaadeh(ManualdoProfessor)
Revisãotécnica:FranciscoBeneditoTeixeiraPessini,SorayaSaadeh
Revisãoeditorial:MariaAikoNishijima
Preparaçãodetexto:MorissawaCasadeEdiçãoME
Assistênciaeditorial:JoeldeJesusPaulo,RosaneCristinaThahira,Regianede
CássiaThahira
Coordenaçãodedesigneprojetosvisuais:SandraBotelhodeCarvalhoHomma
Projetográfico:MartaCerqueiraLeite,SandraBotelhodeCarvalhoHomma
Capa:LuizFernandoRubio
Foto:Mulhertrabalhandonassalinas,Vietnã
©JohnWilliamBanagan/TheImageBank-GettyImages
Coordenaçãodeproduçãográfica:AndréMonteiro,MariadeLourdesRodrigues
Coordenaçãoderevisão:EstevamVieiraLédoJr.
Revisão:DanielaBessaPuccini,JoséAlessandreS.Neto
Coordenaçãodearte:WilsonGazzoniAgostinho
Ediçãodearte:WilsonGazzoniAgostinho
Editoraçãoeletrônica:SetupBureauEditoraçãoEletrônica
Coordenaçãodepesquisaiconográfica:AnaLuciaSoares
Pesquisaiconográfica:VeraLuciadaSilvaBarrionuevo
AsimagensidentificadascomasiglaCIDforamfornecidaspeloCentrode
InformaçãoeDocumentaçãodaEditoraModerna.
Coordenaçãodetratamentodeimagens:AméricoJesus
Tratamentodeimagens:AméricoJesus,FabioN.PrecendoeRubensM.Rodrigues
Saídadefilmes:HelioP.deSouzaFilho,MarcioH.Kamoto
Coordenaçãodeproduçãoindustrial:WilsonAparecidoTroque
Impressãoeacabamento:
DadosInternacionaisdeCatalogaçãonaPublicação(CIP)
(CâmaraBrasileiradoLivro,SP,Brasil)
Feltre,Ricardo,1928-.
Química/RicardoFeltre.—6.ed.—
SãoPaulo:Moderna,2004.
Obraem3v.
Conteúdo:V.1.Químicageral—v.2.
Físico-química—v.3.Químicaorgânica
Bibliografia.
1.Química(Ensinomédio)2.Físico-química
(Ensinomédio)—Problemas,exercíciosetc.
I.Título.
04-2879 CDD-540.7
Índicesparacatálogosistemático:
1.Química:Ensinomédio 540.7
Reproduçãoproibida.Art.184doCódigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998.
Todososdireitosreservados
EDITORAMODERNALTDA.
RuaPadreAdelino,758-Belenzinho
SãoPaulo-SP-Brasil-CEP03303-904
VendaseAtendimento:Tel.(0__11)6090-1500
Fax(0__11)6090-1501
www.moderna.com.br
2005
ImpressonoBrasil
1 3 5 7 9 108 6 4 2
FichaQUIMICA1-PNLEM06/07/2005, 2 15:23
APRESENTAÇÃO
Emseustrêsvolumes,estaobraprocuracontribuirpara
oensinodaQuímicaentreosalunosdoEnsinoMédio.Nela
são apresentados os conhecimentos básicos da Química e
suasaplicaçõesmaisimportantes.Continuamosnosguian-
do para a simplificação da teoria, na articulação desta com
os fatos do cotidiano e na diversificação dos exercícios.
Para atingir essa finalidade, cada capítulo da obra foi
dividido em tópicos que visam tornar a exposição teórica
gradual e didática. No final de cada tópico, propusemos
algumas perguntas cuja finalidade é a revisão das idéias
8.
99 principaisaídesenvolvidas,seguindo-setambémumasérie
1
e
d
o de exercícios sobre o que foi discutido.
eir
er
ev
ef Emtodososcapítulosforamcolocados,emmuitasopor-
d
9
1
de tunidades,boxescomcuriosidadeseaplicaçõesdaQuímica,
0
1
6
9. pequenas biografias de cientistas, sugestões de atividades
ei
L
e
al práticas e leituras. A intenção dessas seções foi proporcio-
n
e
P
go narmaiorarticulaçãodessaciênciacomoutras,comoaMa-
di
ó
C
o temática, a Física e a Biologia, e também com os avanços
d
4
8
Art.1 tecnológicos.
a.
d
oibi Agradecemos aos professores e aos alunos que presti-
pr
o
uçã giamnossaobraereiteramosquecríticasesugestõesserão
d
o
pr
Re sempre bem recebidas.
O autor
Sumario-QF1-PNLEM 3 6/7/05,14:05
1
E
M
SUMÁRIO U
L
O
V
Capítulo 1
PRIMEIRA VISÃO DA QUÍMICA
1. Observando a natureza, 2
2. As transformações da matéria, 3
3. A energia que acompanha as transformações da matéria, 5
Box:Vejaoqueafaltadeenergiapodeprovocar,7
4. Conceito de Química, 7
5. A Química em nosso cotidiano, 7
Atividadespráticas—pesquisa8
Revisão,9
Exercícios,9
8.
9
Leitura,10 Questõessobrealeitura,10 19
e
d
o
eir
er
ev
f
e
Capítulo 2 CONHECENDO A MATÉRIA E SUAS TRANSFORMAÇÕES 19d
e
d
0
1
6
9.
ei
1. Como a matéria se apresenta: Homogênea? Heterogênea?, 12 eL
al
n
e
2. Fases de um sistema, 12 P
o
g
di
ó
3. Como a matéria se apresenta: Pura? Misturada?, 13 C
o
d
4
Atividadespráticas,14 18
Art.
Revisão,14 a.
d
bi
Exercícios,15 Exercícioscomplementares,15 oi
pr
o
ã
4. Transformaçõesda água, 15 uç
d
o
pr
Revisão,18 Re
Exercícios,18 Exercícioscomplementares,19
5. As observações e as experiências na ciência, 20
5.1. Medições:ocotidianoeocientífico,20
5.2. Umamediçãoimportante:adensidade,23
5.3. Aimportânciadosgráficosnodia-a-dia,24
Atividadespráticas,26
Revisão,26
Exercícios,26 Exercícioscomplementares,28
6. Substância pura (ou espécie química), 29
Revisão,30
Exercícios,30
7. Processos de separação de misturas, 31
7.1. Filtração,32
7.2. Decantação,33
7.3. Destilação,35
Box:Destilaçãodoarlíquido,36
Sumario-QF1-PNLEM 4 30/5/05,10:53
7.4. Cristalização,36
7.5. Outrosprocessosdedesdobramentodemisturas,36
8. Aprendendo mais sobre o laboratório de Química, 37
9. A segurança nos laboratórios de Química, 39
Atividadespráticas,40
Revisão,40
Exercícios,41 Exercícioscomplementares,42
Leitura,43 Questõessobrealeitura,44
Desafio,45
Capítulo 3
EXPLICANDO A MATÉRIA E SUAS TRANSFORMAÇÕES
1. Vale a pena explicar (entender) os fatos do cotidiano (e da ciência)?, 49
8.
9
9
e1 Box:Conhecimentoepoder,49
d
o
ereir 2. As tentativas de explicar a matéria e suas transformações, 49
ev
f
e
9d 3. O nascimento da Química, 50
1
e
0d 3.1. AleideLavoisier,50
1
6
ei9. 3.2. AleideProust,51
L
ale Atividadespráticas,52
n
e
P Revisão,52
o
g
ódi Exercícios,52
C
o
d
84 4. A hipótese de Dalton, 53
1
Art.
da. 5. Os elementos químicos e seus símbolos, 54
bi
oi
pr Revisão,55
o
ã
duç Exercícios,55
o
pr
e
R
6. Explicando a matéria — As substâncias químicas, 55
6.1. Substânciassimples,57
6.2. Substânciascompostasoucompostosquímicos,58
7. Explicando a matéria — As misturas, 58
Atividadespráticas—pesquisa59
Revisão,59
Exercícios,60 Exercícioscomplementares,60
8. Explicando as transformações dos materiais, 61
8.1 Astransformaçõesfísicas,61
8.2 Astransformaçõesquímicas,61
• Éfácilreconhecerumatransformaçãoquímica?,62
• Misturaroureagir?,63
9. As propriedades das substâncias, 64
Atividadespráticas,64
Revisão,65
Exercícios,65 Exercícioscomplementares,65
Sumario-QF1-PNLEM 5 30/5/05,10:53
10. Explicando as variações de energia que acompanham
as transformações materiais, 66
11. Segunda visão da Química, 66
12. Como a ciência progride, 67
Atividadespráticas,69
Revisão,69
Exercícios,69
Leitura,70 Questõessobrealeitura,71
Desafio,72
Capítulo 4
A EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS
1. O modelo atômico de Thomson, 75
2. A descoberta da radioatividade, 77
3. O modelo atômico de Rutherford, 78 8.
9
9
1
Atividadespráticas,80 e
d
o
Revisão,80 ereir
ev
Exercícios,81 Exercícioscomplementares,81 ef
d
9
1
4. A identificação dos átomos, 81 de
0
1
4.1. Númeroatômico,82 9.6
ei
4.2. Númerodemassa,82 eL
al
n
4.3. Elementoquímico,82 Pe
o
g
4.4. Íons,82 di
ó
C
4.5. Isótopos,isóbaroseisótonos,83 do
4
8
Revisão,84 Art.1
Exercícios,85 Exercícioscomplementares,86 da.
bi
oi
pr
5. O modelo atômico de Rutherford-Bohr,86 ão
uç
5.1 Introdução,86 od
pr
e
5.2 Umbreveestudodasondas,87 R
5.3 Asondaseletromagnéticas,88
5.4 OmodelodeRutherford-Bohr,90
Atividadespráticas,92
Revisão,92
Exercícios,93 Exercícioscomplementares,93
6. O modelo dos orbitais atômicos, 94
Box:Pode-severoátomo?,95
7. Os estados energéticos dos elétrons, 96
7.1 Níveisenergéticos,96
7.2 Subníveisenergéticos,96
7.3 Orbitais,96
7.4 Spin,97
7.5 Aidentificaçãodoselétrons,98
Revisão,99
Exercícios,100 Exercícioscomplementares,101
Sumario-QF1-PNLEM 6 30/5/05,10:53
8. A distribuição eletrônica, 101
8.1 Distribuiçãoeletrônicaemátomosneutros,101
8.2 Distribuiçãoeletrônicanosíons,102
Exercícios,103 Exercícioscomplementares,104
Leitura,105 Questõessobrealeitura,107
Desafio,108
Capítulo 5
A CLASSIFICAÇÃO PERIÓDICA DOS ELEMENTOS
1. Histórico, 111
2. A classificação periódica moderna, 113
Classificação periódica dos elementos, 114
2.1. Períodos,115
2.2. Colunas,gruposoufamílias,115
2.3. Osnomesdoselementosquímicos,117
Revisão,118
Exercícios,118 Exercícioscomplementares,119
8.
9
19 3. Configurações eletrônicas dos elementos
e
od ao longo da classificação periódica, 119
eir
ever Revisão,121
f
e
d Exercícios,121 Exercícioscomplementares,123
9
1
e
d
0 4. Propriedades periódicas e aperiódicas dos elementos químicos, 123
1
6
9.
ei 4.1 Introdução,123
L
e
al 4.2 Raioatômico,124
n
e
P
o 4.3 Volumeatômico,126
g
di
Có 4.4 Densidadeabsoluta,127
o
d
84 4.5 Pontodefusãoedeebulição,127
1
Art. 4.6 Potencialdeionização,127
a.
d
oibi 4.7 Eletroafinidadeouafinidadeeletrônica,127
pr
ão Atividadespráticas,128
uç
od Revisão,128
pr
e
R Exercícios,128 Exercícioscomplementares,130
Leitura,131 Questõessobrealeitura,132
Desafio,133
Capítulo 6
AS LIGAÇÕES QUÍMICAS
1. Introdução, 136
2. Ligação iônica, eletrovalente ou heteropolar,137
2.1. Conceitosgerais,137
2.2. AligaçãoiônicaeaTabelaPeriódica,139
2.3. Otamanhodoíon,140
Revisão,141
Exercícios,141 Exercícioscomplementares,142
Sumario-QF1-PNLEM 7 30/5/05,10:53
3. Ligação covalente, molecular ou homopolar,143
3.1. Ligaçãocovalente,143
3.2. Casoparticulardaligaçãocovalente,145
3.3. Fórmulasdecompostoscovalentes,146
3.4. Compostosmolecularesecompostosiônicos,147
3.5. Exceçõesàregradoocteto,148
Revisão,149
Exercícios,149 Exercícioscomplementares,150
4. Ligação metálica, 151
4.1. Estruturadosmetais,151
4.2. Aligaçãometálica,152
4.3. Propriedadesdosmetais,152
Revisão,153
Exercícios,153
Leitura,154 Questõessobrealeitura,154
Desafio,155
Capítulo 7
A GEOMETRIA MOLECULAR 8.
9
9
1
e
d
o
1. A estrutura espacial das moléculas, 157 ereir
ev
f
1.1. Conceitosgerais,157 de
9
1
1.2. Moléculascompareseletrônicosligantesenão-ligantes,158 e
d
0
1
1.3. Teoriadarepulsãodospareseletrônicosdacamadadevalência,158 6
9.
ei
1.4. Macromoléculascovalentes,159 L
e
al
1.5. Alotropia,159 en
P
o
• Aalotropiadocarbono,159 dig
ó
C
• Aalotropiadofósforo,160 o
d
4
• Aalotropiadoenxofre,161 8
1
Art.
Revisão,161 a.
d
bi
Exercícios,162 Exercícioscomplementares,163 oi
pr
o
ã
2. Eletronegatividade/polaridade das ligações e das moléculas, 164 uç
d
o
2.1. Conceitosgerais,164 epr
R
2.2. Ligaçõespolareseligaçõesapolares,165
2.3. Momentodipolar,166
2.4. Moléculaspolaresemoléculasapolares,167
Revisão,168
Exercícios,169 Exercícioscomplementares,170
3. Oxidação e redução, 171
3.1. Conceitosdeoxidaçãoeredução,171
3.2. Conceitodenúmerodeoxidação,172
3.3. Númerosdeoxidaçãousuais,173
3.4. Cálculodosnúmerosdeoxidação,173
Box: AexplosãodofoguetebrasileiroVLS-1
(VeículoLançadordeSatélites-1),174
Revisão,174
Exercícios,175 Exercícioscomplementares,176
4. Forças (ou ligações) intermoleculares, 176
4.1. Forças(ouligações)dipolo-dipolo,176
Sumario-QF1-PNLEM 8 6/7/05,14:08
4.2. Ligaçõesporpontesdehidrogênio,176
4.3. Forças(ouligações)deVanderWaals(oudeLondon),178
4.4. Relaçãoentreasligaçõeseaspropriedadesdassubstâncias,179
Atividadespráticas,179
Revisão,180
Exercícios,180 Exercícioscomplementares,182
Leitura,183 Questõessobrealeitura,184
Desafio,184
Capítulo 8
ÁCIDOS, BASES E SAIS INORGÂNICOS
1. Introdução, 188
1.1. Dissociaçãoeionização,189
1.2. Graudeionização,189
Revisão,190
Exercícios,190
2. Ácidos, 191
98. 2.1. AdefiniçãodeácidodeArrhenius,191
9
1
de 2.2. Classificaçãodosácidos,191
o
ereir a)De acordocomonúmerodehidrogêniosionizáveis,191
ev
ef b)De acordocomapresençaounãodeoxigênionamolécula,192
d
9
e1 c)De acordocomograudeionização,192
d
0
61 2.3. Fórmulasdosácidos,192
9.
Lei 2.4. Nomenclaturadosácidos,193
e
nal a)Hidrácidos,193
e
P
o b)Oxiácidos,193
g
di
ó
C 2.5. Ácidosimportantes,194
o
d
84 a)Ácidosulfúrico—H SO ,194
Art.1 b)Ácidoclorídrico—H2Cl,4195
a.
d
proibi c)Ácidonítrico—HNO3,195
ão d)Ácidofluorídrico—HF,195
uç
od Revisão,196
pr
e
R Exercícios,196 Exercícioscomplementares,197
3. Bases ou hidróxidos, 198
3.1. DefiniçãodebasedeArrhenius,198
3.2. Classificaçõesdasbases,199
a)De acordocomonúmerodehidroxilas(OH#),199
b)De acordocomograudedissociação,199
c)De acordocomasolubilidadeemágua,199
3.3. Fórmulasdasbases,199
3.4. Nomenclaturadasbases,199
a)Quando oelementoformaapenasumabase,199
b)Quando oelementoformaduasbases,199
3.5. Basesimportantes,200
a)Hidróxidodesódio—NaOH,200
b)Hidróxidodecálcio—Ca(OH) ,200
2
c)Hidróxidodeamônio—NH OH,201
4
Revisão,201
Exercícios,201
Sumario-QF1-PNLEM 9 30/5/05,10:53
4. Comparação entre ácidos e bases, 202
4.1. Propriedadesfuncionais,202
4.2. Amedidadocaráterácidoedobásico,203
Box:Acidezdosolo,204
Atividadespráticas,204
Revisão,205
Exercícios,205 Exercícioscomplementares,205
5. Sais, 206
Box:Impériodosal,206
5.1. Conceituaçãodossais,207
5.2. Reaçãodeneutralizaçãototal/Saisnormaisouneutros,207
a)Fórmula geraldossaisnormais,208
b)Nomenclatura dossaisnormais,208
c)Solubilidade dossaisnormais,209
5.3. Outrostiposdesais,209
a)Sais ácidosouhidrogeno-sais,209
b)Saisbásicosouhidroxi-sais,209
c)Sais duplosoumistos,210
d)Sais hidratadosouhidratos,210 98.
9
1
e)Sais complexos,210 de
o
Box:Ogalodotempo,210 ereir
ev
5.4. Saisimportantes,210 f
e
d
9
a)Cloreto desódio—NaCl,210 1
e
d
b)Carbonato desódio—Na CO ,211 10
2 3 9.6
c)Hipoclorito desódio—NaOCl,211 ei
L
e
d)Carbonato decálcio—CaCO ,211 al
3 en
P
Atividadespráticas,211 o
g
di
Revisão,212 Có
o
d
Exercícios,212 Exercícioscomplementares,213 4
8
1
Leitura,214 Questõessobrealeitura,215 Art.
a.
Desafio,216 bid
oi
pr
o
ã
uç
d
o
pr
e
R
Capítulo 9
ÓXIDOS INORGÂNICOS
1. Definição de óxido, 219
2. Fórmula geral dos óxidos, 219
3. Óxidos básicos, 220
3.1. Nomenclaturadosóxidosbásicos,220
4. Óxidos ácidos ou anidridos, 221
4.1. Nomenclaturadosóxidosácidos,222
5. Óxidos anfóteros, 222
6. Óxidos indiferentes ou neutros, 223
7. Óxidos duplos, mistos ou salinos, 224
8. Peróxidos, 224
Box:Águaoxigenada,225
Sumario-QF1-PNLEM 10 30/5/05,10:53