Coleção Química-Ricardo Feltre - qu?mica feltre - vol 1

Fronts Quimica 1 Feltre LA 10/06/2005 16:12

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JOHNWILLIAMBANAGAN/THEIMAGEBANK–GETTYIMAGES

6ª ediçãoSão Paulo, 2004

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Ilustrações: Adilson Secco, Nelson Matsuda

Engenheiro Químico pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.

Doutor em Engenharia Química pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.

Professor de Química em cursos pré-vestibulares e em cursos superiores.

Título original: QUÍMICA

© Ricardo Feltre, 2004

Coordenação editorial: José Luiz Carvalho da Cruz

Edição de texto: Alexandre da Silva Sanchez, Flávia Schiavo, Márcio Costa

Colaboradora: Soraya Saadeh (Manual do Professor)

Revisão técnica: Francisco Benedito Teixeira Pessini, Soraya Saadeh

Revisão editorial: Maria Aiko Nishijima

Preparação de texto: Morissawa Casa de Edição ME

Assistência editorial: Joel de Jesus Paulo, Rosane Cristina Thahira, Regiane deCássia Thahira

Coordenação de design e projetos visuais: Sandra Botelho de Carvalho Homma

Projeto gráfico: Marta Cerqueira Leite, Sandra Botelho de Carvalho Homma

Capa: Luiz Fernando Rubio

Foto: Mulher trabalhando nas salinas, Vietnã

©John William Banagan/The Image Bank-Getty Images

Coordenação de produção gráfica: André Monteiro, Maria de Lourdes Rodrigues

Coordenação de revisão: Estevam Vieira Lédo Jr.

Revisão: Daniela Bessa Puccini, José Alessandre S. Neto

Coordenação de arte: Wilson Gazzoni Agostinho

Edição de arte: Wilson Gazzoni Agostinho

Editoração eletrônica: Setup Bureau Editoração Eletrônica

Coordenação de pesquisa iconográfica: Ana Lucia Soares

Pesquisa iconográfica: Vera Lucia da Silva Barrionuevo

As imagens identificadas com a sigla CID foram fornecidas pelo Centro deInformação e Documentação da Editora Moderna.

Coordenação de tratamento de imagens: Américo Jesus

Tratamento de imagens: Américo Jesus, Fabio N. Precendo e Rubens M. Rodrigues

Saída de filmes: Helio P. de Souza Filho, Marcio H. Kamoto

Coordenação de produção industrial: Wilson Aparecido Troque

Impressão e acabamento:

Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

Todos os direitos reservados

EDITORA MODERNA LTDA.

Rua Padre Adelino, 758 - BelenzinhoSão Paulo - SP - Brasil - CEP 03303-904

Vendas e Atendimento: Tel. (0_ _11) 6090-1500

Fax (0_ _11) 6090-1501www.moderna.com.br

2005Impresso no Brasil

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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)(Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)

Feltre, Ricardo, 1928- .Química / Ricardo Feltre. — 6. ed. —

São Paulo : Moderna, 2004.

Obra em 3 v.Conteúdo: V. 1. Química geral — v. 2.

Físico-química — v. 3. Química orgânicaBibliografia.

1. Química (Ensino médio) 2. Físico-química(Ensino médio) — Problemas, exercícios etc.I. Título.

04-2879 CDD-540.7

Índices para catálogo sistemático:1. Química : Ensino médio 540.7

Ficha QUIMICA 1-PNLEM 06/07/2005, 15:232

APRESENTAÇÃO

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Em seus três volumes, esta obra procura contribuir para

o ensino da Química entre os alunos do Ensino Médio. Nela

são apresentados os conhecimentos básicos da Química e

suas aplicações mais importantes. Continuamos nos guian-

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

principais aí desenvolvidas, seguindo-se também uma série

de exercícios sobre o que foi discutido.

Em todos os capítulos foram colocados, em muitas opor-

tunidades, boxes com curiosidades e aplicações da Química,

pequenas biografias de cientistas, sugestões de atividades

práticas e leituras. A intenção dessas seções foi proporcio-

nar maior articulação dessa ciência com outras, como a Ma-

temática, a Física e a Biologia, e também com os avanços

tecnológicos.

Agradecemos aos professores e aos alunos que presti-

giam nossa obra e reiteramos que críticas e sugestões serão

sempre bem recebidas.

O autor

Sumario-QF1-PNLEM 6/7/05, 14:053

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SUMÁRIO 11. Observando a natureza, 2

2. As transformações da matéria, 3

3. A energia que acompanha as transformações da matéria, 5

Box: Veja o que a falta de energia pode provocar, 7

4. Conceito de Química, 7

5. A Química em nosso cotidiano, 7

Atividades práticas — pesquisa 8

Revisão, 9

Exercícios, 9

Leitura, 10 Questões sobre a leitura, 10

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2Capítulo

PRIMEIRA VISÃO DA QUÍMICA1Capítulo

CONHECENDO A MATÉRIA E SUAS TRANSFORMAÇÕES

1. Como a matéria se apresenta: Homogênea? Heterogênea?, 12

2. Fases de um sistema, 12

3. Como a matéria se apresenta: Pura? Misturada?, 13

Atividades práticas, 14Revisão, 14Exercícios, 15 Exercícios complementares, 15

4. Transformações da água, 15Revisão, 18Exercícios, 18 Exercícios complementares, 19

5. As observações e as experiências na ciência, 20

5.1. Medições: o cotidiano e o científico, 20

5.2. Uma medição importante: a densidade, 23

5.3. A importância dos gráficos no dia-a-dia, 24Atividades práticas, 26

Revisão, 26

Exercícios, 26 Exercícios complementares, 28

6. Substância pura (ou espécie química), 29Revisão, 30

Exercícios, 30

7. Processos de separação de misturas, 317.1. Filtração, 32

7.2. Decantação, 33

7.3. Destilação, 35Box: Destilação do ar líquido, 36


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Capítulo 3

7.4. Cristalização, 36

7.5. Outros processos de desdobramento de misturas, 36

8. Aprendendo mais sobre o laboratório de Química, 37

9. A segurança nos laboratórios de Química, 39Atividades práticas, 40

Revisão, 40


Leitura, 43 Questões sobre a leitura, 44Desafio, 45

EXPLICANDO A MATÉRIA E SUAS TRANSFORMAÇÕES

1. Vale a pena explicar (entender) os fatos do cotidiano (e da ciência)?, 49Box: Conhecimento e poder, 49

2. As tentativas de explicar a matéria e suas transformações, 49

3. O nascimento da Química, 50

3.1. A lei de Lavoisier, 50

3.2. A lei de Proust, 51Atividades práticas, 52

Revisão, 52

Exercícios, 52

4. A hipótese de Dalton, 53

5. Os elementos químicos e seus símbolos, 54Revisão, 55Exercícios, 55

6. Explicando a matéria — As substâncias químicas, 556.1. Substâncias simples, 57

6.2. Substâncias compostas ou compostos químicos, 58

7. Explicando a matéria — As misturas, 58Atividades práticas — pesquisa 59Revisão, 59Exercícios, 60 Exercícios complementares, 60

8. Explicando as transformações dos materiais, 618.1 As transformações físicas, 618.2 As transformações químicas, 61

• É fácil reconhecer uma transformação química?, 62• Misturar ou reagir?, 63

9. As propriedades das substâncias, 64Atividades práticas, 64Revisão, 65Exercícios, 65 Exercícios complementares, 65


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4Capítulo

10. Explicando as variações de energia que acompanhamas transformações materiais, 66

11. Segunda visão da Química, 66

12. Como a ciência progride, 67

Atividades práticas, 69Revisão, 69Exercícios, 69Leitura, 70 Questões sobre a leitura, 71Desafio, 72

A EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

1. O modelo atômico de Thomson, 75

2. A descoberta da radioatividade, 77

3. O modelo atômico de Rutherford, 78Atividades práticas, 80

Revisão, 80


4. A identificação dos átomos, 814.1. Número atômico, 82

4.2. Número de massa, 82

4.3. Elemento químico, 82

4.4. Íons, 82

4.5. Isótopos, isóbaros e isótonos, 83

Revisão, 84Exercícios, 85 Exercícios complementares, 86

5. O modelo atômico de Rutherford-Bohr, 865.1 Introdução, 86

5.2 Um breve estudo das ondas, 87

5.3 As ondas eletromagnéticas, 885.4 O modelo de Rutherford-Bohr, 90

Atividades práticas, 92

Revisão, 92


6. O modelo dos orbitais atômicos, 94Box: Pode-se ver o átomo?, 95

7. Os estados energéticos dos elétrons, 967.1 Níveis energéticos, 96

7.2 Subníveis energéticos, 96

7.3 Orbitais, 96

7.4 Spin, 97

7.5 A identificação dos elétrons, 98Revisão, 99Exercícios, 100 Exercícios complementares, 101


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8. A distribuição eletrônica, 1018.1 Distribuição eletrônica em átomos neutros, 1018.2 Distribuição eletrônica nos íons, 102

Exercícios, 103 Exercícios complementares, 104Leitura, 105 Questões sobre a leitura, 107

Desafio, 108

5Capítulo A CLASSIFICAÇÃO PERIÓDICA DOS ELEMENTOS

1. Histórico, 111

2. A classificação periódica moderna, 113Classificação periódica dos elementos, 1142.1. Períodos, 1152.2. Colunas, grupos ou famílias, 1152.3. Os nomes dos elementos químicos, 117


3. Configurações eletrônicas dos elementosao longo da classificação periódica, 119


4. Propriedades periódicas e aperiódicas dos elementos químicos, 123

4.1 Introdução, 123

4.2 Raio atômico, 1244.3 Volume atômico, 126

4.4 Densidade absoluta, 127

4.5 Ponto de fusão e de ebulição, 127

4.6 Potencial de ionização, 127

4.7 Eletroafinidade ou afinidade eletrônica, 127

Atividades práticas, 128Revisão, 128Exercícios, 128 Exercícios complementares, 130

Leitura, 131 Questões sobre a leitura, 132

Desafio, 133

6Capítulo AS LIGAÇÕES QUÍMICAS

1. Introdução, 136

2. Ligação iônica, eletrovalente ou heteropolar, 1372.1. Conceitos gerais, 137

2.2. A ligação iônica e a Tabela Periódica, 1392.3. O tamanho do íon, 140



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3. Ligação covalente, molecular ou homopolar, 1433.1. Ligação covalente, 143

3.2. Caso particular da ligação covalente, 1453.3. Fórmulas de compostos covalentes, 146

3.4. Compostos moleculares e compostos iônicos, 147

3.5. Exceções à regra do octeto, 148Revisão, 149Exercícios, 149 Exercícios complementares, 150

4. Ligação metálica, 1514.1. Estrutura dos metais, 1514.2. A ligação metálica, 152

4.3. Propriedades dos metais, 152

Revisão, 153

Exercícios, 153


7Capítulo A GEOMETRIA MOLECULAR

1. A estrutura espacial das moléculas, 1571.1. Conceitos gerais, 157

1.2. Moléculas com pares eletrônicos ligantes e não-ligantes, 1581.3. Teoria da repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência, 1581.4. Macromoléculas covalentes, 1591.5. Alotropia, 159

• A alotropia do carbono, 159• A alotropia do fósforo, 160

• A alotropia do enxofre, 161Revisão, 161Exercícios, 162 Exercícios complementares, 163

2. Eletronegatividade/polaridade das ligações e das moléculas, 1642.1. Conceitos gerais, 1642.2. Ligações polares e ligações apolares, 1652.3. Momento dipolar, 166

2.4. Moléculas polares e moléculas apolares, 167


3. Oxidação e redução, 1713.1. Conceitos de oxidação e redução, 1713.2. Conceito de número de oxidação, 172

3.3. Números de oxidação usuais, 173

3.4. Cálculo dos números de oxidação, 173

Box: A explosão do foguete brasileiro VLS-1(Veículo Lançador de Satélites-1), 174


4. Forças (ou ligações) intermoleculares, 1764.1. Forças (ou ligações) dipolo-dipolo, 176


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4.2. Ligações por pontes de hidrogênio, 176

4.3. Forças (ou ligações) de Van der Waals (ou de London), 1784.4. Relação entre as ligações e as propriedades das substâncias, 179

Atividades práticas, 179Revisão, 180



8Capítulo ÁCIDOS, BASES E SAIS INORGÂNICOS

1. Introdução, 1881.1. Dissociação e ionização, 1891.2. Grau de ionização, 189

Revisão, 190

Exercícios, 190

2. Ácidos, 1912.1. A definição de ácido de Arrhenius, 1912.2. Classificação dos ácidos, 191

a) De acordo com o número de hidrogênios ionizáveis, 191b) De acordo com a presença ou não de oxigênio na molécula, 192

c) De acordo com o grau de ionização, 192

2.3. Fórmulas dos ácidos, 192

2.4. Nomenclatura dos ácidos, 193

a) Hidrácidos, 193

b) Oxiácidos, 193

2.5. Ácidos importantes, 194a) Ácido sulfúrico — H2SO4, 194b) Ácido clorídrico — HCl, 195c) Ácido nítrico — HNO3, 195d) Ácido fluorídrico — HF, 195

Revisão, 196


3. Bases ou hidróxidos, 1983.1. Definição de base de Arrhenius, 1983.2. Classificações das bases, 199

a) De acordo com o número de hidroxilas (OH#), 199b) De acordo com o grau de dissociação, 199c) De acordo com a solubilidade em água, 199

3.3. Fórmulas das bases, 1993.4. Nomenclatura das bases, 199

a) Quando o elemento forma apenas uma base, 199b) Quando o elemento forma duas bases, 199

3.5. Bases importantes, 200

a) Hidróxido de sódio — NaOH, 200

b) Hidróxido de cálcio — Ca(OH)2, 200

c) Hidróxido de amônio — NH4OH, 201Revisão, 201Exercícios, 201


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4. Comparação entre ácidos e bases, 2024.1. Propriedades funcionais, 202

4.2. A medida do caráter ácido e do básico, 203

Box: Acidez do solo, 204Atividades práticas, 204Revisão, 205Exercícios, 205 Exercícios complementares, 205

5. Sais, 206Box: Império do sal, 206

5.1. Conceituação dos sais, 207

5.2. Reação de neutralização total/Sais normais ou neutros, 207

a) Fórmula geral dos sais normais, 208b) Nomenclatura dos sais normais, 208c) Solubilidade dos sais normais, 209

5.3. Outros tipos de sais, 209a) Sais ácidos ou hidrogeno-sais, 209b) Sais básicos ou hidroxi-sais, 209c) Sais duplos ou mistos, 210

d) Sais hidratados ou hidratos, 210

e) Sais complexos, 210

Box: O galo do tempo, 210

5.4. Sais importantes, 210

a) Cloreto de sódio — NaCl, 210

b) Carbonato de sódio — Na2CO3, 211c) Hipoclorito de sódio — NaOCl, 211d) Carbonato de cálcio — CaCO3, 211

Atividades práticas, 211Revisão, 212



9Capítulo ÓXIDOS INORGÂNICOS

1. Definição de óxido, 219

2. Fórmula geral dos óxidos, 219

3. Óxidos básicos, 2203.1. Nomenclatura dos óxidos básicos, 220

4. Óxidos ácidos ou anidridos, 2214.1. Nomenclatura dos óxidos ácidos, 222

5. Óxidos anfóteros, 222

6. Óxidos indiferentes ou neutros, 223

7. Óxidos duplos, mistos ou salinos, 224

8. Peróxidos, 224Box: Água oxigenada, 225


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