Sumário Unidade I Capítulo 1 Introdução ao estudo da Química 14 Química: objeto de estudo e aplicações... 16 1. Química: a ciência que estuda a matéria... 17 Matéria... 17 Características da matéria... 18 Transformações da matéria... 18 Energia e transformações da matéria... 19 2. Conhecimento químico... 20 A contribuição da Química para a sociedade... 21 Atividades... 22 Normas de segurança, símbolos e tratamento de resíduos... 23 Questões globais... 24 Sobre o natural e o artificial ou sintético... 25 Esquema do capítulo... 26 Entrevista: Como as pessoas que conheço veem a Química?... 27 Capítulo 2 Unidades de medida... 28 1. Estudo das unidades de medida... 29 Massa... 29 Volume... 30 Temperatura... 30 Densidade... 31 Pressão... 31 Solubilidade... 32 Exatidão e precisão nas medidas... 33 Atividades... 34 Utilização de instrumento de medida de uma gota de água... 35 Questões globais... 36 Nem o álcool escapa... 37 Esquema do capítulo... 38 Vestibular e Enem... 39 Unidade II Propriedades dos materiais 40 Capítulo 3 Matéria e energia... 42 1. Alguns conceitos importantes... 43 Matéria e energia em uma combustão... 43 Propriedades da matéria... 44 Atividades... 46 2. Mudanças de estado físico... 47 Gráficos de mudança de estado físico... 48 Curva de aquecimento de outros materiais... 49 Atividades... 50 Aquecimento de uma amostra de água e construção do gráfico de mudança de estado físico da água... 51 Questões globais... 52 Inpe vai mapear queimada na Amazônia... 53 Esquema do capítulo... 54 Vestibular e Enem... 55 Capítulo 4 Sistemas, substâncias puras e misturas... 58 1. Sistemas... 59 Fases. Sistemas homogêneo e heterogêneo... 59
2. Substâncias puras e misturas... 60 Substâncias puras... 60 Misturas... 60 Atividades... 64 Comparação de densidades... 65 Questões globais... 66 Postos fraudulentos são fechados em São Paulo... 67 Esquema do capítulo... 68 Vestibular e Enem... 69 Capítulo 5 Separação de misturas... 72 1. Propriedades específicas e separação de misturas... 73 Filtração comum... 73 Filtração a vácuo... 73 Decantação... 73 Sifonação... 74 Centrifugação... 74 Levigação... 74 Catação... 75 Peneiração ou tamização... 75 Flotação... 75 Ventilação... 75 Extração por solventes... 75 Dissolução fracionada... 75 Cristalização fracionada... 76 Destilação simples... 76 Destilação fracionada... 76 Liquefação fracionada... 77 Separação magnética... 77 Fusão fracionada... 77 Atividades... 78 Simulação de tratamento de água ETA... 79 Capítulo 6 Questões globais... 80 Cai do céu, mas pode faltar... 81 Esquema do capítulo... 82 Vestibular e Enem... 83 Propriedades e transformações da matéria... 86 1. Transformações da matéria... 87 Descrição das transformações da matéria... 87 Fenômenos físicos e químicos... 88 Reações químicas... 89 Atividades... 90 2. Lei de Lavoisier (Lei da Conservação da Massa)... 91 A experimentação de Lavoisier... 91 Previsão das massas dos produtos em uma reação química... 92 Lei de Proust (Lei das Proporções Constantes)... 93 Aplicações da Lei de Proust... 95 Atividades... 96 3. Classificação das substâncias... 97 Compostos e elementos químicos... 99 Atividades... 100 Relações de massas nas transformações químicas... 101 Questões globais... 102 O homem que descozinhou o ovo... 103 Esquema do capítulo... 104 Vestibular e Enem... 105 Para explorar... 107
Sumário Unidade III Do macro ao micro 108 Capítulo 7 Modelos atômicos e características dos átomos... 110 1. Os primeiros modelos atômicos... 111 Primeiras ideias sobre átomos... 111 Modelo atômico de Dalton... 111 A ampola de raios catódicos... 113 A descoberta do elétron... 114 O modelo atômico de Thomson... 115 Comparação entre o modelo de Thomson e o de Dalton... 115 Atividades... 116 2. O modelo de Rutherford e as partículas fundamentais do átomo... 117 O experimento de Rutherford... 117 Próton, nêutron e elétron... 118 Os íons e o modelo de Rutherford... 118 Número atômico... 119 Número de massa... 120 Representação do A e do Z... 120 Isótopos... 121 Elemento, substância simples e substância composta... 121 Atividades... 122 3. A reelaboração do modelo atômico de Rutherford... 123 O espectro eletromagnético... 123 Espectros atômicos... 124 O modelo atômico de Rutherford-Bohr... 125 Distribuição eletrônica em camadas ou níveis de energia... 126 Critérios para prever a distribuição eletrônica... 127 Atividades... 128 Teste de chama transição eletrônica... 129 Questões globais... 130 Uso da radioatividade na Medicina... 133 Esquema do capítulo... 134 Vestibular e Enem... 135 Para explorar... 139 Unidade IV Tabela Periódica 140 Capítulo 8 A organização dos elementos...142 1. Evolução histórica da classificação dos elementos... 143 As tríades de Döbereiner... 143 O parafuso telúrico de De Chancourtois... 143 Lei das Oitavas de Newlands... 143 A Tabela de Mendeleiev... 144 Atividades... 146 2. A Tabela Periódica atual... 147 Classificação dos elementos químicos... 149 Atividades... 150 Obtenção e propriedades de substâncias simples... 151 Questões globais... 152 A importância da Geomedicina para a saúde pública... 153 Esquema do capítulo... 154 Vestibular e Enem... 155 Capítulo 9 Propriedades periódicas e aperiódicas... 158 1. Propriedades químicas e físicas dos grupos da Tabela Periódica... 159 Atividades... 160
2. Propriedades periódicas e aperiódicas... 161 Raio atômico... 161 Raio iônico... 161 Energia de ionização... 162 Afinidade eletrônica (AE)... 163 Eletronegatividade... 163 Atividades... 164 Propriedades periódicas e aperiódicas construção e interpretação de gráficos... 165 Questões globais... 166 Os halogênios e a saúde humana... 167 Esquema do capítulo... 168 Vestibular e Enem... 169 Para explorar... 173 Projeto 1: Produtos químicos domésticos... 174 Unidade V Interações atômicas e moleculares 176 Capítulo 10 Ligações químicas e características das substâncias iônicas, moleculares e metálicas... 178 1. Introdução ao estudo das ligações químicas... 179 Modelo do octeto e estabilidade dos gases nobres... 179 Valência... 179 A busca por critérios de classificação das substâncias... 180 Substâncias iônicas, moleculares e metálicas... 181 Atividades... 182 2. Modelo de ligação iônica ou eletrovalente e propriedades das substâncias iônicas... 183 Fórmula e nomenclatura de substâncias iônicas... 184 Dissolução de substâncias iônicas em água... 185 Atividades... 186 3. Modelo de ligação covalente e propriedade das substâncias moleculares... 187 As fórmulas das substâncias moleculares... 187 O modelo de Lewis... 188 Alotropia... 190 Ionização de substâncias moleculares em água... 191 Atividades... 192 4. Estabilidade dos gases nobres... 193 O modelo da ligação metálica... 193 Ligas metálicas... 194 Eletronegatividade e as ligações químicas... 195 Atividades... 196 Aquecimento de substâncias... 197 Questões globais... 198 Embalagem cartonada longa vida... 201 Esquema do capítulo... 202 Vestibular e Enem... 203 Capítulo 11 Geometria molecular... 206 1. Estrutura espacial das moléculas... 207 O modelo de repulsão dos pares eletrônicos... 208 Determinando a geometria molecular... 209 Atividades... 210 2. A polaridade das ligações e das moléculas... 211 Ligações polares e ligações apolares... 211 Momento de dipolo e polaridade das moléculas... 212 Geometria molecular e polaridade das moléculas... 213 Atividades... 214
Sumário Geometria molecular... 215 Questões globais... 216 Cozinha com moléculas polares forno de micro-ondas... 219 Esquema do capítulo... 220 Vestibular e Enem... 221 Capítulo 12 Estrutura molecular e propriedades dos materiais: forças intermoleculares... 224 1. Estado físico das substâncias e as forças intermoleculares... 225 Interações dipolo-dipolo... 225 Ligações de hidrogênio... 226 Interações entre moléculas apolares... 227 Interações dipolo-dipolo induzido... 227 Atividades... 228 2. Propriedades das substâncias moleculares... 229 Temperatura de ebulição... 229 Solubilidade... 230 Outros solventes... 231 Atividades... 232 Forças intermoleculares determinação do teor de etanol na gasolina... 233 Questões globais... 234 Lagartixa de Van der Waals... 237 Esquema do capítulo... 238 Vestibular e Enem... 239 Unidade VI Reações químicas 242 Capítulo 13 Balanceamento de equações e tipos de reações químicas... 244 1. Reações e equações químicas... 245 Balanceamento de equações químicas... 246 Equações iônicas... 247 Atividades... 248 2. Tipos de reações... 249 Reações de metátese... 249 Reação de decomposição ou análise... 250 Reações de síntese ou de adição... 250 Reações de oxirredução... 251 Atividades... 252 Balanceamento e tipos de equações químicas... 253 Questões globais... 254 Efeitos das reações químicas sobre obras artísticas... 255 Esquema do capítulo... 256 Vestibular e Enem... 257 Capítulo 14 Condições para a ocorrência de reações... 260 1. Reações de oxirredução... 261 Reatividade dos metais... 262 Reações de metais com soluções em que há íons hidrogênio, H (aq)... 263 Reatividade dos ametais... 263
A reação de combustão... 263 Atividades... 264 2. Reações de metátese... 265 Reações de precipitação... 265 Reações com formação de substância volátil... 266 Reações com formação de água... 267 Atividades... 268 Condições para a ocorrência de reações... 269 Questões globais... 270 Os catalisadores automotivos... 271 Esquema do capítulo... 272 Vestibular e Enem... 273 Unidade VII Funções da Química inorgânica 274 Capítulo 15 Ácidos e bases... 276 1. Introdução às funções inorgânicas... 277 Soluções eletrolíticas e soluções não eletrolíticas... 277 Atividades... 278 2. Ácidos... 279 Principais ácidos e suas aplicações... 280 Ácido segundo a Teoria de Ionização de Arrhenius... 281 Classificação dos ácidos inorgânicos... 282 Força dos ácidos... 282 Nomenclatura dos ácidos inorgânicos... 283 Fórmulas dos ácidos... 283 Atividades... 284 3. Bases ou hidróxidos... 285 Principais bases e suas aplicações... 286 Base, segundo a Teoria de Dissociação de Arrhenius... 287 Classificação das bases inorgânicas... 287 Nomenclatura das bases... 288 Escala para medir o caráter ácido e básico: ph... 289 Atividades... 290 Indicadores ácido-base... 291 Questões globais... 292 Nova ameaça para os recifes de corais... 293 Esquema do capítulo... 294 Vestibular e Enem... 295 Capítulo 16 Sais e óxidos... 298 1. Sais... 299 O que são sais?... 299 2. Reação de neutralização... 300 Neutralização total... 300 Neutralização parcial... 300 Classificação dos sais... 301 Nomenclatura e fórmulas dos sais... 302 Sais e algumas aplicações... 303 Atividades... 304 3. Óxidos... 305 Nomenclatura dos óxidos... 305 Classificação dos óxidos... 306 Alguns óxidos importantes... 308 Poluição atmosférica e óxidos... 309 Atividades... 310 A chuva ácida... 311 Questões globais... 312 Terra em alerta... 313 Esquema do capítulo... 314 Vestibular e Enem... 315 Para explorar... 317
Sumário Unidade VIII Contando átomos e moléculas 318 Capítulo 17 Relação entre massa e quantidade... 320 1. Massa atômica... 321 Número de massa e massa do átomo... 322 Isótopos e massa atômica... 323 Atividades... 324 2. Massas moleculares... 325 Lei volumétrica de Gay-Lussac. 325 O Princípio de Avogadro... 326 Determinação das massas moleculares... 327 Atividades... 328 Determinação de um padrão de massa... 329 Questões globais... 330 A Química vai aos Jogos Olímpicos... 331 Esquema do capítulo... 332 Vestibular e Enem... 333 Capítulo 18 Mol: quantidade de matéria... 336 1. Quantidade de matéria... 337 Determinação da proporção entre átomos... 337 Mol, a unidade de quantidade de matéria... 338 A constante de Avogadro... 339 Atividades... 340 2. Relações entre mol, massa molar e constante de Avogadro... 341 Massa molar... 341 A massa molar e a constante de Avogadro... 342 Relação entre mol, massa molar e quantidade de partículas... 342 Quantidade de matéria de átomos e de moléculas determinação de fórmulas... 343 Atividades... 344 Água de hidratação... 345 Questões globais... 346 Quilograma uma questão de peso?... 347 Esquema do capítulo... 348 Vestibular e Enem... 349 Para explorar... 351 Unidade IX Estudo dos gases 352 Capítulo 19 Os gases e suas transformações... 354 1. Características e variáveis dos gases... 355 Teoria cinética dos gases... 355 Gases ideais ou perfeitos... 355 Gás real... 356 Variáveis de estado de um gás... 356 Volume molar e hipótese de Avogadro... 357 Atividades... 358 2. Transformações gasosas... 359 Transformação isotérmica ou Lei de Boyle... 359 Transformação isobárica ou Lei de Gay-Lussac... 360 Transformação isocórica (isovolumétrica) ou Lei de Charles e Gay-Lussac... 360 Equação de estado dos gases... 361 Atividades... 362 3. Misturas de gases... 363 Pressão parcial... 363 Volume parcial... 364 Densidade dos gases... 364 Atividades... 366
4. Difusão e efusão... 367 Atividades... 368 Volume molar dos gases... 369 Questões globais... 370 Hidratos gasosos gás armazenado no gelo... 371 Esquema do capítulo... 372 Vestibular e Enem... 373 Unidade X Estequiometria 378 Capítulo 20 Relações estequiométricas nas transformações químicas... 380 1. Tipos de fórmulas... 381 Fórmula porcentual ou composição centesimal... 381 Fórmula mínima ou empírica... 382 Fórmula molecular... 383 Atividades... 384 2. Cálculo estequiométrico... 385 Relações entre grandezas... 385 Cálculos estequiométricos... 386 Proporção entre número de partículas/moléculas... 386 Proporção entre massas... 387 Proporção entre volumes de gases... 387 Atividades... 388 Determinação das quantidades de reagentes e de produtos que participam de uma reação química... 389 Questões globais... 390 Carbono contabilizado... 391 Esquema do capítulo... 392 Vestibular e Enem... 393 Capítulo 21 Rendimento das reações... 396 1. Reagente em excesso e reagente limitante... 397 Determinação do reagente limitante... 398 Vantagem do reagente em excesso... 399 Atividades... 400 2. Reagentes impuros e rendimento de uma reação... 401 Reagentes impuros... 401 Participação do ar nas reações químicas... 402 Rendimento de uma reação... 403 Atividades... 404 Há limitações para a ocorrência de uma reação?... 405 Questões globais... 406 Crise ambiental e energias renováveis... 407 Esquema do capítulo... 408 Vestibular e Enem... 409 Para explorar... 413 Projeto 2: Corrosão de materiais como enfrentá-la?... 414 Respostas dos exercícios... 417 Siglas de universidades... 447 Referências bibliográficas...447 Créditos das fotografias... 448 Créditos das ilustrações...448