Sumário. 1 Introdução: matéria e medidas 1. 2 Átomos, moléculas e íons Estequiometria: cálculos com fórmulas e equações químicas 67

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1 Prefácio 1 Introdução: matéria e medidas O estudo da química Classificações da matéria Propriedades da matéria Unidades de medida Incerteza na medida Análise dimensional 22 2 Átomos, moléculas e íons Teoria atômica da matéria A descoberta da estrutura atômica A visão moderna da estrutura atômica Pesos atômicos ou massas atômicas A tabela periódica Moléculas e compostos moleculares Íons e compostos iônicos Nomenclatura de compostos inorgânicos Alguns compostos orgânicos simples 56 3 Estequiometria: cálculos com fórmulas e equações químicas Equações químicas Alguns padrões simples de reatividade química Massa molecular O mol Fórmulas mínimas a partir de análises Informações quantitativas a partir de equações balanceadas Reagentes limitantes 89 4 Reações em soluções aquosas e estequiometria de soluções Propriedades gerais das soluções aquosas Reações de precipitação Reações ácido base Reações de oxirredução Concentrações de soluções Estequiometria de soluções e análise química Termoquímica A natureza da energia A primeira lei da termodinâmica Entalpia Entalpias de reação Calorimetria 153

2 viii Química: a ciência central 5.6 Lei de Hess Entalpias de formação Alimentos e combustíveis Estrutura eletrônica dos átomos Natureza ondulatória da luz Energia quantizada e fótons Espectros de linhas e o modelo de Bohr Comportamento ondulatório da matéria Mecânica quântica e os orbitais atômicos Representações de orbitais Átomos polieletrônicos Configurações eletrônicas Configurações eletrônicas e a tabela periódica Propriedade periódica dos elementos O desenvolvimento da tabela periódica Carga nuclear efetiva Tamanhos de átomos e íons Energia de ionização Afinidades eletrônicas Metais, não-metais e metalóides Tendências de grupo para os metais ativos Tendências de grupo para alguns não-metais Conceitos básicos de ligação química Ligações químicas, símbolos de Lewis e a regra do octeto Ligação iônica Ligação covalente Polaridade da ligação e eletronegatividade Desenhando estruturas de Lewis Estruturas de ressonância Exceções à regra do octeto Forças das ligações covalentes Geometria molecular e teorias de ligação Formas espaciais moleculares O modelo RPENV Forma espacial molecular e polaridade molecular Ligação covalente e superposição de orbitais Orbitais híbridos Ligações múltiplas Orbitais moleculares Moléculas diatômicas do segundo período Gases Características dos gases Pressão As leis dos gases A equação do gás ideal Aplicações adicionais da equação do gás ideal Mistura de gases e pressões parciais 351

3 ix 10.7 Teoria cinética molecular Efusão e difusão molecular Gases reais: desvios do comportamento ideal Forças intermoleculares, líquidos e sólidos Uma comparação entre líquidos e sólidos Forças intermoleculares Algumas propriedades dos líquidos Mudanças de fase Pressão de vapor Diagramas de fases Estruturas dos sólidos Ligações nos sólidos Materiais modernos Cristais líquidos Polímeros Biomateriais Cerâmicas Supercondutividade Filmes finos Propriedades das soluções O processo de dissolução Soluções saturadas e solubilidade Fatores que afetam a solubilidade Formas de expressar a concentração Propriedades coligativas Colóides Cinética química Fatores que afetam as velocidades de reações Velocidades de reações Concentração e velocidade Variação da concentração com o tempo Temperatura e velocidade Mecanismos de reação Catálise Equilíbrio químico Conceito de equilíbrio A constante de equilíbrio Equilíbrios heterogêneos Cálculo das constantes de equilíbrio Aplicações das constantes de equilíbrio Princípio de Le Châtelier Equilíbrio ácido-base Ácidos e bases: uma breve revisão Ácidos e bases de Brønsted-Lowry A auto-ionização da água 571

4 x Química: a ciência central 16.4 A escala de ph Ácidos e bases fortes Ácidos fracos Bases fracas Relação entre K a e K b Propriedades ácido-base de soluções de sais Comportamento ácido-base e estrutura química Ácidos e bases de Lewis Aspectos adicionais dos equilíbrios aquosos O efeito do íon comum Soluções tampão Titulações ácido-base Equilíbrios de solubilidade Fatores que afetam a solubilidade Precipitação e separação de íons Análise qualitativa para elementos metálicos Química ambiental Atmosfera da Terra Regiões externas da atmosfera O ozônio na parte superior da atmosfera A química e a troposfera O oceano do mundo Água doce Química verde Termodinâmica química Processos espontâneos Entropia e a segunda lei da termodinâmica Interpretação molecular da entropia Variações de entropia nas reações químicas Energia livre de Gibbs Energia livre e a temperatura Energia livre e a constante de equilíbrio Eletroquímica Reações de oxirredução Balanceamento de equações de oxirredução Células voltaicas Fem de pilhas Espontaneidade de reações redox Efeito da concentração na Fem da pilha Baterias ou pilhas Corrosão Eletrólise Química nuclear Radioatividade Padrões de estabilidade nuclear Transmutação nuclear Velocidades de decaimento radioativo 779

5 xi 21.5 Detecção de radioatividade Variações de energia nas reações nucleares Fissão nuclear Fusão nuclear Efeitos biológicos da radiação Química dos não-metais Conceitos gerais: tendências periódicas e reações químicas Hidrogênio Grupo 8A: gases nobres Grupo 7A: halogênios Oxigênio Outros elementos do grupo 6A: S, Se, Te e Po Nitrogênio Outros elementos do grupo 5A: P, As, Sb e Bi Carbono Outros elementos do grupo 4A: Si, Ge, Sn e Pb Boro Metais e metalurgia Ocorrência e distribuição dos metais Pirometalurgia Hidrometalurgia Eletrometalurgia Ligação metálica Ligas Metais de transição Química de alguns metais de transição Química dos compostos de coordenação Complexos metálicos Ligantes com mais de um átomo doador Nomenclatura de química de coordenação Isomerismo Cor e magnetismo Teoria do campo cristalino Química da vida: química orgânica e biológica Algumas características gerais das moléculas orgânicas Introdução aos hidrocarbonetos Alcanos Hidrocarbonetos insaturados Grupos funcionais: alcoóis e éteres Compostos com um grupo carbonílico Quiralidade em química orgânica Introdução à bioquímica Proteínas Carboidratos Ácidos nucléicos 952 Índice 965