QUÍMICA 1º ANO

Conceitos básicos de Química

Os conceitos básicos de Química são importantes para introduzir os estudos dessa Ciência, como os conceitos de matéria, energia, substância, corpo, objeto e sistema. 

A seguir temos alguns dos conceitos básicos que precisamos saber ao iniciar os estudos em Química Geral. Observe-os:

→ Química

É a ciência que estuda a matéria, suas transformações e as energias envolvidas nesses processos. Ela trabalha em três níveis principais:

- Microscópico:

Quando a Química interpreta fenômenos em que há o reordenamento dos átomos, que são os constituintes básicos de toda a matéria e que são invisíveis aos nossos olhos.

- Macroscópico:

Quando a química interpreta objetos ou fenômenos grandes e visíveis.

- Simbólico:

Quando a Química interpreta e reconhece fenômenos químicos através de símbolos, fórmulas e equações matemáticas.

* Dependendo dos ramos de estudo, a Química pode ser dividida em: Química Orgânica, Química Inorgânica, Físico-Química, entre outros.

→ Matéria

Apesar de não ser um conceito tão fácil de ser definido, a maioria dos autores concorda que matéria no estudo de Química é tudo aquilo que ocupa lugar no espaço, apresentando volume e massa.

Exemplo: uma árvore, o ar, a água, as nuvens, o nosso próprio corpo, a terra, tudo isso são exemplos de matéria. Mas a justiça, por exemplo, não é.

→ Massa

É uma propriedade geral da matéria que indica a quantidade de matéria que existe em um corpo e que tem como unidade-padrão o quilograma. Para medir essa propriedade são utilizadas as balanças.

→ Volume

Também é uma propriedade geral da matéria que indica a extensão de espaço ocupado por um corpo, sendo que sua unidade-padrão é o metro cúbico (m3). O volume de um material pode ser medido através de diferentes aparelhos que são graduados, como a proveta, a pipeta, a bureta e outros menos precisos.

→Corpo

É uma porção limitada da matéria. Por exemplo, conforme dito, uma árvore é uma matéria; assim, quando cortamos toras de madeira, temos que essas toras podem ser designadas como corpos ou como matéria também.

→Objeto

É um corpo produzido para utilização do homem. Se as toras de madeira mencionadas no item anterior forem transformadas em algum móvel, como uma mesa, teremos um objeto.

→ Energia

É a medida da capacidade de realizar um trabalho. Existem vários tipos de energia, dependendo do tipo de trabalho realizado. Por exemplo, a energia que um corpo adquire quando está em movimento é a energia cinética. A energia que o corpo armazena é a energia potencial. A energia mecânica é toda forma de energia relacionada com o movimento de corpos ou com a capacidade de colocá-los em movimento ou de deformá-los. A energia química é baseada na força de atração e repulsão nas ligações químicas, presente na formação da matéria. As trocas de calor são energias térmicas. A condução de eletricidade é uma energia elétrica, e a energia na forma de luz é a energia luminosa.

A massa atômica é a massa de um átomo medida em unidade de massa atômica, sendo simbolizada por "u". 1 u equivale a um doze avos (1/12) da massa de um átomo de carbono-12 (isótopo natural do carbono mais abundante, que possui seis prótons e seis nêutrons, ou seja, um total de número de massa igual a 12). Sabe-se que 1 u é igual a 1,66054 . 10-24g.

A seguir há uma ilustração em que o átomo de carbono-12 é considerado de acordo com o modelo atômico de Dalton (como uma esfera) e está dividido em doze partes iguais. Uma dessas partes corresponde a 1 u.

Exemplo de aplicação e interpretação da massa atômica

Se afirmarmos que a massa atômica de um átomo do elemento sódio (Na) é igual a 23 u, queremos dizer que 1 átomo de sódio é 23 vezes maior que a massa de 1/12 da massa do carbono-12.

Nesse exemplo, consideramos a massa de um átomo de sódio como sendo igual a 23 u. No entanto, esse número é arredondado, o que costuma ser realizado nos cálculos de massa atômica no Ensino Médio. 

Arredondamento do valor da massa atômica

A massa atômica de um átomo de hidrogênio é igual a 1,0079 u, mas costumamos usar somente o valor 1 u. Quando fazemos esse arredondamento, o valor da massa atômica fica exatamente igual ao número de massa (A) do elemento, ou seja, igual à soma dos prótons e dos nêutrons que existem no núcleo do átomo.

Em outro exemplo, se o sódio possui doze prótons e onze nêutrons (23), o hidrogênio possui somente um próton e o carbono possui, como já mencionado, seis prótons e seis nêutrons (12).

Massa atômica na Tabela Periódica

Na Tabela Periódica, a massa atômica de cada elemento costuma aparecer logo abaixo do símbolo, como mostrado na figura inicial deste texto. Porém, essas massas atômicas dos elementos químicos não são iguais às massas atômicas de cada átomo porque o elemento é formado por vários isótopos, ou seja, por átomos que possuem o mesmo número atômico (quantidade de prótons), mas que se diferenciam pela quantidade de nêutrons, o que resulta em um número de massa diferente e, consequentemente, em uma massa atômica também diferente.

Determinação da massa atômica em laboratório

A massa de um átomo é encontrada por meio de um aparelho chamado de espectrômetro de massa, que indica a massa de um isótopo com uma exatidão de seis casas decimais.

Determinação da massa atômica (cálculo)

Para determinar a massa atômica de um elemento, os isótopos que o constituem e a média ponderada (abundância) em que eles aparecem devem ser levados em consideração.

O elemento neônio (Ne), por exemplo, é formado por três isótopos: 20Ne, 21Ne e 22Ne. A abundância respectiva desses isótopos na natureza é de 90,92%, 0,26 % e 8,82%. Portanto, a massa atômica do elemento neônio é dada pela média ponderada desses três isótopos proporcionalmente à sua abundância. Veja:

MA do elemento neônio = 20,179 u

É essa a massa atômica que aparece para esse elemento na Tabela Periódica.

Relação entre massa atômica e massa molecular

A massa molecular corresponde à soma das massas atômicas dos elementos que compõem uma determinada substância. A molécula de água, por exemplo, é formada por dois hidrogênios e um oxigênio (H2O). A massa atômica do H é 1 e a do O é 16 u. Assim, a massa molecular da molécula de água é a soma dessas massas atômicas. Veja:

Relação entre massa atômica e massa molar

A massa molar é a massa de 1 mol de substância, o que significa que é igual à massa molecular, mas é dada em g/mol, ou seja, a massa molar da água é igual a 18 g/mol.

Outro ponto interessante é que, como 1 mol de qualquer substância possui 6,02 . 1023 átomos (número de Avogadro), podemos simplesmente dividir a massa molar da substância pela constante de Avogadro para descobrir a massa em gramas de um átomo de qualquer elemento químico.

A massa atômica do hélio (He), por exemplo, é igual a 4,0 u e sua massa molar é 4,0 g/mol. Assim, temos:

m = 4,0 g

6,02 . 1023

m = 6,6 . 10-24 g

Essa é a massa de um átomo de hélio.