LIGAÇÃO QUÍMICA - Geometria molecular e polaridade das moléculas

Quanto à sua geometria, uma molécula pode ser:

• linear - ocorre em todas as moléculas constituídas por dois átomos, bem como em algumas moléculas triatómicas. 

• Angular - forma-se um ângulo de aproximadamente 105º

• Piramidal 

• Tetraédrica

Quanto à sua polaridade, uma molécula pode ser:

• polar - quando a nuvem eletrónica não está simetricamente distribuída, ou seja, quando existe diferente nº de eletrões nos diferentes átomos; existem pólos.

• apolar - quando a nuvem eletrónica é simetricamente distribuída, ou seja, quando existe igual nº de eletrões nos diferentes átomos.

Bibliografia:

Plataforma de Aprendizagem - moodle 

Ligação metálica

Dá-se o nome de ligação metálica à ligação entre átomos de elementos metálicos que consiste na força atrativa entre iões livres e iões positivos.

Os eletrões são "livres" porque,  existindo poucos eletrões de valência nos elementos metálicos, estes eletrões libertam-se facilmente ficando atraídos pelo seu próprio núcleo bem como pelos núcleos vizinhos, e podendo mover-se em todas as direções.

Bibliografia:
-Ciências Físico-Químicas; 9º Ano; FQ - Viver Melhor na Terra; M. Neli G. C. Cavaleiro; M. Domingas Beleza

Ligação Iónica

Ao contrário da ligação covalente, a ligação iónica ocorre entre átomos de diferentes elementos químicos e não há partilha de eletrões, uma vez que um dos átomos tem tendência para libertar e outro para captar eletrões.

Os átomos do elemento com tendência para libertar eletrões transformam-se em iões positivos enquanto que os átomos com tendência para captar eletrões transformam-se em iões negativos.

Na ligação iónica ocorre entre átomos de elementos metálicos  (que se transformam em iões positivos) e átomos de elementos não metálicos (que se transformam em iões negativos).

Exemplo:

Neste caso, podemos concluir que o átomo de sódio (Na) é um átomo de um elemento metálico, transformando-se num ião positivo, e que o átomo de Cloro (Cl) é um átomo de um elemento químico não metálico, transformando-se num ião negativo.

Como em qualquer ligação química, os responsáveis por este acontecimento são os eletrões de valência.

O conceito "ligação iónica" significa a força atrativa entre iões positivos e negativos.

Bibliografia:
-Ciências Físico-Químicas; 9º Ano; FQ - Viver Melhor na Terra; M. Neli G. C. Cavaleiro; M. Domingas Beleza

Ligação Covalente

A ligação covalente consiste na partilha de eletrões de valência entre átomos do mesmo elemento químico com tendência para captar eletrões, para formar a molécula.

Ocorre no hidrogénio e nos não metais.

As ligações covalentes podem ser:

• simples - partilha de um par de eletrões
• dupla - partilha de dois pares de eletrões
• tripla - partilha de três pares de eletrões

Para evidenciar a ligação covalente utiliza-se a fórmula de estrutura:

• cada traço corresponde a 2 eletrões de valência

Bibliografia:

-Ciências Físico-Químicas; 9º Ano; FQ - Viver Melhor na Terra; M. Neli G. C. Cavaleiro; M. Domingas Beleza

Ligação Química

Classificação de moléculas quanto ao nº de átomos:

• diatómicas - 2 átomos
• triatómicas - 3 átomos
• tetratómicas - 4 átomos
• poliatómicas - 5 átomos

Os eletrões de valência são os responsáveis pelas ligações químicas, assim, destacam-se numa representação chamada Notação de Lewis:

• símbolo químico
• eletrões de valência

As ligações químicas podem ser:

• covalentes
• iónicas
• metálicas

Bibliografia:
-Ciências Físico-Químicas; 9º Ano; FQ - Viver Melhor na Terra; M. Neli G. C. Cavaleiro; M. Domingas Beleza

Hélio

Descoberta do Hélio:
O hélio foi descoberto pelo francês Pierre Janssen e pelo inglês Norman Lockyer em 1868 ao analisarem o espectro de luz durante um eclipse solar encontrando uma linha de emissão de um elemento desconhecido. Estes resultados foram confirmados por Edward Frankland que deu o nome de helium ao elemento em honra do deus grego do Sol - Hélio

 Edward Frankland 

Pierre Janssen

Norman Lockyer

O elemento químico Hélio:

• tem o símbolo químico He;
• pertence ao grupo dos gases nobres (grupo 18) e encontra-se situado no 1º período;
• é um gás monoatómico, incolor e inodoro;
• é o elemento que tem menor ponto de solidificação;
• é o segundo elemento químico mais abundante no universo, atrás do Hidrogénio; 
• Possui número atómico 2;
• o seu isótopo mais comum é o Hélio-4.

Localização do Hélio na Tabela Periódica

Aplicações do Hélio:

• Por ser um gás inerte e ser mais leve que o ar, o Hélio é utilizado em balões e dirigíveis com fins recreativos, publicitários, reconhecimento de terrenos, filmagens aéreas e para investigação das condições atmosféricas;

• É usado para mergulhos a grandes profundidades através de uma mistura Hélio-oxigénio;
• Aplicações médicas de imagem por Ressonância Magnética;
• A mistura hélio-oxigénio também pode ser usada no tratamento de algumas doenças como a Asma e a Bronquiolite.

Hélio num dirigível

Porque é que o Hélio, quando inalado, faz ficar com a voz aguda?

A velocidade do som é aproximadamente 344 m/s, mas, quando a atmosfera se encontra com o gás Hélio, a velocidade aumenta para cerca de 925 m/s. Como o Hélio é mais leve oferece menos resistência, o que significa que quando isto se aplica às cordas vocais, a vibração destas é mais veloz, provocando um tom mais agudo na voz. 

Inalação de Hélio

Bibliografia:

• http://aterraemmarte.com/porque-o-gas-helio-da-uma-voz-aguda/
• http://pt.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9lio

Tabela Periódica dos Elementos

Atualmente, são conhecidos 118 elementos (naturais e artificiais):

• 90 naturais;
• 28 artificiais (sintetizados em laboratório);

Na Tabela Periódica os elementos formam:

• 18 colunas verticais - GRUPOS
• 7 linhas horizontais - PERÍODOS

Os grupos são constituídos por elementos com propriedades químicas semelhantes, os quais formam famílias de elementos. Alguns grupos têm designação própria:

• Grupo 1 - grupo dos metais alcalinos
• Grupo 2 - grupo dos metais alcalino-terrosos 
• Grupo 17 - grupo dos halogéneos
• Grupo 18 - grupo dos gases nobres

O número das unidades de cada grupo = nº de eletrões de valência do elemento.

O nº do período = nº de níveis de energia que o elemento tem.

Bibliografia:
-Ciências Físico-Químicas; 9º Ano; FQ - Viver Melhor na Terra; M. Neli G. C. Cavaleiro; M. Domingas Beleza

Iões

Um ião é um átomo ou molécula que perdeu ou ganho eletrões.
A tendência de qualquer átomo é ser/ficar estável (último nível de energia totalmente preenchido - 8 ou totalidade dos eletrões)

ex:
Átomo de Sódio (Na)
-11 eletrões (carga -)
-11 protões (carga +)

- Distribuição eletrónica: 2-8-1 (irá perder este último eletrão transformando-se num ião sódio)

Ião Sódio (Na+)
-10 eletrões (carga -)
-11 protões (carga+)
- Distribuição eletrónica: 2-8 (último nível de energia totalmente preenchido)

Um átomo só pode libertar ou ganhar até 3 eletrões

Bibliografia:
-Ciências Físico-Químicas; 9º Ano; FQ - Viver Melhor na Terra; M. Neli G. C. Cavaleiro; M. Domingas Beleza

Distribuição eletrónica

A distribuição eletrónica é a distribuição dos eletrões pelos diferentes níveis de energia (n). Esta distribuição é realizada a partir do nível de energia mais baixo (n=1) para os mais elevados.

O nº máximo de eletrões que um nível de energia pode conter é calculado através da expressão:

2n^2

n=1 > 2*1^2 =2

n=2 > 2*^2 =8

n=3 > 18

n=4 > 32

.

.

.

Se os níveis de energia não contiverem a totalidade da sua capacidade, só podem conter até 8 eletrões. 

Distribuição eletrónica do átomo de Potássio (K) - sabendo que tem 19 eletrões:

• K: 2-8-9     Errado
• K: 2-8-8-1  Correto

Eletrões de valência - eletrões que se encontram no último nível de energia

O potássio (2-8-1) tem 1 eletrão de valência.

Bibliografia:
-Ciências Físico-Químicas; 9º Ano; FQ - Viver Melhor na Terra; M. Neli G. C. Cavaleiro; M. Domingas Beleza

Constituição do átomo

Constituição do átomo de carbono (C):

• 6 protões (carga+) > núcleo
• 6 neutrões (carga neutra) > núcleo
• 6 eletrões (carga -) > nuvem eletrónica
• maior probabilidade de encontrar eletrões - junto ao núcleo.

Constituição do átomo de Hidrogénio:

• existem três isótopos de Hidrogénio:

Prótio (Hidrogénio-1)      Deutério (Hidrogénio-2)      Tritío (Hidrogénio-3)

-1 protão                             -1 protão                                -1 protão

-0 neutrões                          -1 neutrão                               -2 neutrões

-1 eletrão                             -1 eletrão                                -1 eletrão 

Os três isótopos têm em comum o Número atómico.

Os três isótopos têm diferente número de neutrões e por isso diferente número de massa.

Nuclido:

• é a representação esquemática de qualquer átomo
• A- número de massa
• Z - número de atómico
• X- símbolo do elemento químico

CONCEITOS

• Isótopos - átomos do mesmo tipo, ou seja, átomos do mesmo elemento químico, com número atómico igual mas diferente número de neutrões e por isso diferente número de massa. Cada isótopo de um elemento é caracterizado pelo seu número de massa. ex: H-1 (número de massa=1)
• Nº Atómico- nº de protões. Representa-se pela letra Z.
• Nº de neutrões - representa-se pela letra N
• Nº de massa - Representa-se pela letra A. A=Z+N

Átomos

O que são:

• constituintes da matéria;
• partículas muito pequenas e sem forma definida;
• só são visíveis através do microscópio;
• não têm todos o mesmo tamanho.

Medidas de tamanhos:

• Considerando que têm forma esférica, podemos comparar os seus tamanhos através dos valores dos seus diâmetros.
• Os valores dos diâmetros atómicos exprimem-se normalmente num submúltiplo do metro, o picómetro (pm).

1pm = 0,000 000 000 001 m

1pm = 10^-12

Massa Atómica Relativa:
Os átomos que constituem a matéria têm massa, mas como são muito pequenos, a sua massa também o é. 
Assim, é necessário recorrer à massa atómica relativa:

• é a massa atómica em relação a um padrão (massa do átomo mais leve de Hidrogénio, Hidrogénio-1)
• Representa-se pelas letras Ar
• não é um número inteiro porque é uma média ponderada que tem em conta a massa dos vários isótopos naturais e a sua abundância na natureza:

Ar= (massa isótopo1*sua abundância+massa isótopo2*sua abundãncia...)/100

• Uma vez que a massa atómica relativa do Oxigénio (Ar(O)) é 16, o Oxigénio é 16x maior que a massa do átomo Hidrogénio-1.

Bibliografia:
-Ciências Físico-Químicas; 9º Ano; FQ - Viver Melhor na Terra; M. Neli G. C. Cavaleiro; M. Domingas Beleza

Modelos atómicos

Os modelos atómicos surgiram devido à necessidade, dos cientistas e estudiosos, de tentar definir e/ou representar o átomo. Para isso os cientistas baseavam-se nas observações das experiências que realizavam para criar essas imagens representativas, imagens essas que foram mudando ao longo dos tempos.

Diferentes modelos atómicos:

• Modelo atómico de Dalton: criado no início do século XIX pelo cientista John Dalton imaginando os átomos como corpúsculos indivisíveis e indestrutíveis comparáveis a uma bola de bilhar.

Modelo atómico de Thomson: criado pelo  físico Joseph Thomson nos finais do século XIX com base em experiências realizadas com tubos de descarga cujos resultados eram a formação de uma fluorescência esverdeada quando na presença de um gás rarefeito no seu interior. Essa fluorescência era independente da natureza do gás e do metal que formava os elétrodos. Thomson referiu que o choque do vidro com partículas de carga elétrica negativa provenientes do cátodo era o que originava este resultado. Essas partículas passaram a ser designadas por eletrões. Assim Joseph Thomson imaginou o primeiro modelo de átomo divisível que consistia na presença de eletrões (com carga negativa) nos átomos (corpúsculos com carga positiva). A carga global seria nula.

• Modelo atómico de Rutherford: criado no início do século XX pelo cientista neozelandês Ernest Rutherford. Através de uma experiência, imaginou melhor o interior dos átomos: núcleo muito pequeno com carga positiva e onde se concentra toda a massa do átomo; eletrões com carga negativa em movimento à volta do núcleo. Surgindo o primeiro modelo planetário do átomo.

Experiência feita por Rutherford

Novo modelo atómico (proposto por Rutherford) semelhante ao Sistema Solar

• Modelo atómico de Bohr: criado em 1913 por Niels Bohr para completar o modelo proposto anteriormente (por Rutherford). Bohr concluiu que: os eletrões se moviam à volta do núcleo em órbitas circulares; a cada órbita corresponderia um determinado valor de energia; quanto mais energia tiver a órbita, mais longe se encontra do núcleo.

• Modelo da nuvem eletrónica: o modelo atómico atual. Os eletrões dos átomos movem-se de modo desconhecido e a grandes velocidades, o que forma a nuvem eletrónica (espécie de nuvem não uniforme. A nuvem eletrónica é mais densa próximo do núcleo onde será mais provável encontrar eletrões.

Bibliografia:

-Ciências Físico-Químicas; 9º Ano; FQ - Viver Melhor na Terra; M. Neli G. C. Cavaleiro; M. Domingas Beleza

Boa Sorte

Mais um ano letivo, mais uma etapa. Desta vez, o 9º Ano. Espero ajudar todos os que consultarem este blogue. Este ano, vou tratar os seguintes temas: 

• Classificação dos materiais:

          -estrutura atómica;
          -propriedades dos materiais e tabela periódica dos elementos                        químicos;
          -ligação química.

• Em trânsito:

          -movimentos e forças;

          -segurança e prevenção;

• Sistemas elétricos e eletrónicos:

          -circuitos elétricos;

          -eletromagnetismo;

          -circuitos eletrónicos e aplicações da eletrónica

BOA SORTE!!

Espectro eletromagnético

O espectro eletromagnético é a designação do conjunto das várias radiações eletromagnéticas.

Fazem parte do espectro eletromagnético as seguintes radiações:

• ondas de rádio;
• microondas;
• infravermelhos;
• luz visível; 
• ultravioletas;
• raios X;
• raios gama;
• raios cósmicos.

Espectro eletromagnético

Cor e Luz

Um corpo absorve, reflete ou transmite determinadas radiações de entre aquelas que recebe.
Assim, a cor que um corpo apresenta depende do tipo de radiação que sobre ele incide, assim como da sua natureza.

Cores primárias da luz:

• vermelho
• verde
• azul

Cores compelmentares:

• vermelho + verde ---> amarelo
• vermelho + azul ---> magenta
• verde + azul ---> ciano

Cor dos Objetos:

• Um objeto vermelho quando é iluminado com luz branca absorve o azul e o verde e reflete o vermelho;
• Um objeto amarelo quando iluminado com luz branca absorve o azul e reflete o vermelho e o verde (vermelho + verde ---> amarelo).
• Um objeto branco reflete todas as radiações, não absorvendo nenhuma
• Um objeto preto absorve todas as radiações, não refletindo nenhuma.

Espectro da luz branca

O espectro da luz branca / espectro de luz visível é o conjunto das radiações de cores ( vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta).

Dispersão da luz branca:

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

Dispersão da luz branca num prisma

Recomposição da luz:

• É o fenómeno que ocorre quando as diferentes radiações monocromáticas se recompõem na luz branca.

Quando se roda o disco de Newton ocorre a recomposição da luz

Formação do arco-íris:

• Em 1 ocorre refração (passagem do ar para a gota de água) e ao mesmo tempo ocorre dispersão da luz branca.

• Em 2 ocorre reflexão, uma vez que o feixe permanece no mesmo meio.

• Em 3 ocorre de novro refração (passagem da gota de água para o ar).

Defeitos da visão e sua correção

A maioria dos problemas de visão deve-se a anomalias de focagem da luz na retina, sendo consideradas anomalias refrativas. Os problemas de visão mais comuns são miopia, hipermetropia, astigmatismo, presbiopia. 

Miopia:

• A imagem dos objetos distantes é focada à frente da retina e não sobre ela.
• Consequência de um globo ocular demasidado longo ou de um cristalino demasiado convergente.
• O míope vê mal ao longe e bem ao perto.
• Corrige-se com lentes divergentes, passando assim, a imagem a ser obtida exatamente sobre a retina.

Hipermetropia:

• A focagem da imagem dos objetos é feita atrás da retina
• Consequência de uma deficiência no globo ocular ou de um cristalino pouco convergente.
• O hipermetrope vê mal ao perto e bem ao longe.
• Corrige-se com lentes convergentes.

Astigmatismo:

• Está associado a curvatura irregular da córnea (mais ovalada).
• Este desajuste faz com que a luz se refrate em vários pontos da retina em vez de um.
• Com o astigmatismo vê-se mal tanto ao perto como ao longe.
• Corrige-se com lentes cilíndricas.

Presbiopia / "Vista Cansada":

• Surge quando o cristalino perde a capacidade de focar os objetos devido à rigidez dos músculos.
• Tendência para afastar os objetos para os ver melhor.
• Corrige-se lentes convergentes, lentes bifocais ou lentes progressivas.

Hipermetropia sem e com correção

Miopia sem e com correção

Formação das imagens no olho

A quantidade de luz que pode atravessar a córnea é controlada pela pupila, que se abre quando há menos luz e se fecha quando há muita luz
A luz atravessa a córnea, é focada pelo cristalino, que funciona como uma lente convergente. Esta focagem permite projetar as imagens dos objetos numa certa zona da retina. A imagem que se obtém é invertida e menor que o objeto.

Lentes

As lentes são corpos transparentes, geralmente de vidro ou de plástico tratado limitados por uma ou duas superfícies curvas.
Nas lentes ocorre dupla refração da luz: do ar para a lente e novamente da para o ar.

Lentes convergentes/convexas

• Possuem bordos delgados e têm maior espessura no centro, fazendo convergir os raios de luz paralelos ao eixo principal para um único ponto. 

Lentes divergentes/ côncavas:

• Possuem bordos mais espessos do que o cento, fazendo divergir os raios de luz paralelos ao eixo principal, de modo que o prolongamento dos raios refratados para trás da lente se encontram num ponto.

Características das imagens obtidas com cada lente

Convergente:

se estiver longe 

• real
• invertida
• menor

se estiver a uma distância média

• real 
• invertida
• maior

se estiver perto

• virtual 
• direita
• maior

Divergente:

• virtual
• direita
• menor

Reflexão total

A reflexão total é um fenómeno que ocorre quando a luz incide, com um ângulo superior ao ângulo crítico, na superfície na superfície de separação de dois meios, sendo a velocidade de propagação da luz menor no meio onde se está a propagar.

• Na primeira figura ocorre refração da luz.
• Na segunda figura o ângulo representado é o ângulo crítico.
• Na terceira figura, sendo o ângulo maior do que o ângulo crítico, ocorre a reflexão total.

A reflexão total tem aplicação nas fibras óticas, que por sua vez têm aplicação nas telecomunicações e na medicina.

Fibras óticas

Refração da luz

A refração da luz é um fenómeno que ocorre quando a luz passa de um meio
ótico para outro, onde a velocidade de propagação é diferente. Geralmente, a luz sofre mudança de direção.

• Quando a velocidade no segundo meio é inferior à velocidade no primeiro meio (como é o presente caso) o refratado aproxima-se da normal. Caso contrário afasta-se da normal.
• não há mudança de direção quando o ângulo de incidência é 0º, ou seja, quando o raio incide perpendicularmente à superfície de separação dos meios.

Formação de imagens num espelho

As imagens obtidas em espelhos

Espelho plano

planos:

• são direitas 
• do mesmo tamanho
• estão à mesma distância do espelho que o objeto
• são virtuais
• lateralmente invertidas e simétricas

côncavos:

se estiver longe

• real
• invertida
• menor que o objeto

Espelho côncavo

se estiver a uma distância média

• real
• invertida
• maior que o objeto

se estiver perto

• virtual
• direita
• maior que o objeto

Espelho convexo

convexos:

• virtual
• direita
• menor que objeto

Reflexão da Luz e Leis da Reflexão

A reflexão da luz é o fenómeno que ocorre quando a luz incide numa superfície, mudando de direção ou de sentido e continuando a propagar-se no mesmo meio.

Nas superfícies polidas ocorre a reflexão regular da luz.

Reflexão regular da luz

Nas superfícies rugosas ocorre a reflexão difusa da luz, ou difusão da luz.

Difusão da luz

Leis da Reflexão da luz

• o raio incidente, o raio refletido e a normal estão no mesmo plano.
• os ângulos de incidência e de reflexão são iguais (têm a mesma amplitude)

Raio Incidente

É o raio luminoso que incide sobre a superfície.

Raio Refletido

É o raio luminoso que é refletido pela superfície

Normal

Linha imaginária que é perpendicular à superfície no ponto de incidência

Ângulo de Incidência

É o ângulo definido pela normal e pelo raio incidente

Ângulo de Reflexão

É o ângulo definido pela normal e pelo raio refletido 

Triângulo de visão

Ver um objeto implica a existência de três aspetos fundamentais, que constituem o triângulo de visão: um objeto, uma fonte luminosa (que ilumine o objeto) e um detetor de luz (como os nossos olhos).

Triângulo de visão:

• a fonte luminosa (natural ou artificial) emite luz para o objeto (corpo não-luminoso)
• o objeto emite parte ou totalidade da radiação que recebeu (da fonte) para um detetor. 

Triângulo de visão

Classificação dos materiais quanto ao modo como são atravessados pela luz.

• Opacos - não se deixam atravessar pela luz

A porta de madeira é opaca

• Translúcidos - deixam-se atravessar parcialmente pela luz

Este vidro é translúcido

• Transparentes - deixam-se atravessar totalmente pela luz

Esta janela é transparente

Luz - Propagação

A luz é uma onde eletromagnética (não precisa de um meio material para se propagar) transveral (a direção de perturbação é perpendicular à direção da propagação).

A velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas é máxima no vazio (300000 km/s) e é aproximadamente igual no ar, sendo menor noutros meios.

A luz propaga-se em linha reta e radialmente em todas as direções.
Cada uma das direções retilíneas segundo a qual se propaga a luz chama-se raio luminoso.
O conjunto dos raios luminosos chama-se feixe luminoso.

Classificação dos feixes luminosos quanto ao modo de propagação:

• Convergentes - o feixe converge num ponto

• Divergentes - o feixe diverge a partir de um ponto ( a fonte)

• Paralelos - o feixe propaga-se sempre com os raios paralelos entre si