ATIVIDADE DE CIÊNCIAS 9ºC,D e E 15/06

CIÊNCIAS DA NATUREZA – 9º ANO
4ª QUINZENA - 2º CORTE
Tema/ Conhecimento:   Estrutura da Matéria
Habilidades: (EF09CI01) Investigar as mudanças de estado físico da matéria e explicar essas transformações com base no modelo de constituição submicroscópica. (EF09CI02) Comparar quantidades de reagentes e produtos envolvidos em transformações químicas, estabelecendo a proporção entre as suas massas.
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UNIDADE ESCOLAR:

Interações entre as moléculas e as mudanças físicas

Toda a matéria é composta por átomos, mas estes átomos não estão isolados, estão sempre interagindo uns com os outros. A interação pode ser de duas formas, quando ligados diretamente formando um conjunto de átomos, é chamado de molécula, uma molécula pode ser composta por átomos iguais, como o O₂, ou átomos diferentes, como o H₂O. A segunda forma de interação é chamada intermolecular, que ocorre entre as moléculas ou átomos de gases nobres.

As interações intramoleculares identificam qual é a substância, enquanto as interações intermoleculares são essenciais para identificar o estado físico das substâncias. H₂O e H₂O₂ são substâncias com os mesmos elementos, Hidrogênio e Oxigênio, mas são substâncias bem distintas, a primeira é a água e a segunda é conhecida como água oxigenada ou peróxido de hidrogênio. As interações intermoleculares dependem de uma energia de interação que determina a proximidade das moléculas.

Sólido: Moléculas/átomos muito próximas entre si	Líquido: Moléculas/átomos com distância intermediária entre si	Gasoso: Moléculas/átomos distantes entre si
Disponível em: . Acesso em 21 de maio de 2020 (Adaptada)	Disponível em: . Acesso em 21 de maio de 2020 (Adaptada)	Disponível em: . Acesso em 21 de maio de 2020 (Adaptada)

A energia de interação entre o O₂ com outras moléculas de O₂ é mais fraca que a energia de interação do H₂O com outras moléculas de H₂O. O estado físico do O₂ é gasoso e o estado físico do H₂O é líquido.

Ø  Quanto mais forte a interação intermolecular, mais próximas as moléculas estão, portanto, o estado físico é o sólido.

Ø  Se a interação intermolecular é de intensidade intermediária, a distância das moléculas também é intermediária, portanto, o estado físico é o líquido.

Ø  Quanto mais fraca a interação intermolecular, mais distantes as moléculas estão, portanto, o estado físico é o gasoso.

Ligações Químicas

Existem três tipos de ligações químicas intramoleculares: Ligação Covalente, Ligação Iônica e Ligação metálica.

Covalente - Ligação forte, não conduz eletricidade, pode ou não ser solúvel em água, quando misturado com água não libera íons nem conduz eletricidade

Iônica - Ligação intermediária, não conduz eletricidade, pode ou não ser solúvel em água, quando misturado com água libera íons e conduz eletricidade

Metálica - Ligação intermediária, conduz eletricidade, insolúvel em água, normalmente no estado sólido (exceto o Mercúrio).

Observe na legenda da tabela periódica, existem vários tipos de metais, os semimetais e os não metais. Ligação covalente ocorre entre um não-metal com outro não-metal, as ligações iônicas ocorrem entre um não-metal com um metal e a ligação metálica ocorre entre um metal com outro metal. Por exemplo:

·           NO₂ – Ligação entre o Nitrogênio (período 2, grupo 15) e o Oxigênio (período 2, grupo 16), os dois são não-metais, portanto ligação covalente.

·           NaCl – Ligação entre o Sódio (período 3, grupo 1) e o Cloro (período 3 grupo 17), um metal e um não-metal, portanto ligação iônica.

·           Fe – A representação de um sólido metálico pode ser feita apenas com o símbolo do elemento (ou dos elementos caso seja uma liga), no caso vários átomos de Ferro (período 4, grupo 8) estão ligados entre si formando uma ligação metálica.

Transformações e Reações Químicas

As transformações químicas são aquelas

que quando acontecem as substâncias mudam o que elas são, mas essas transformações não são aleatórias nem mesmo são desconhecidas. Para identificar esse fenômeno, o estudo das transformações químicas estruturou o que é chamado de reações químicas.

Nas reações químicas existem duas partes, os reagentes e os produtos. Os reagentes são as substâncias que existiam antes da transformação química e os produtos são o resultado da transformação química.

Leis ponderais

Todas as reações químicas seguem uma proporção e as massas presentes nos reagentes e nos produtos devem ser iguais, essas regras são chamadas de Leis ponderais. A primeira lei ponderal é conhecida como Lei da conservação das massas ou Lei de Lavoisier, enunciada da seguinte forma: A massa dos reagentes é igual a massa dos produtos, ou também pela célebre frase “Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”. A segunda lei ponderal é conhecida como Lei das proporções fixas ou Lei de Proust, enunciada da seguinte forma: A proporção em massa das substâncias que reagem e que são produzidas numa reação é fixa, constante e invariável. Cada átomo de um elemento químico possui uma massa específica, que está indicada na tabela periódica, por exemplo os elementos da reação apresentada anteriormente:

·           Na = 22,99u ≈ 23u

·           O = 15,99u ≈ 16u

·           H = 1,008u ≈ 1u

·           Cl = 35,45u ≈ 35,5u

A massa de uma molécula é a soma das massas de todos os átomos presentes nela, portanto:

23u (Na) + 16u (O) + 1u (H) = 40u (NaOH)

1u (H) + 35,5u (Cl) = 36,5u (HCl)

23u (Na) + 35,5u (Cl) = 58,5u (NaCl)

1u (H) + 1u (H) + 16u (O) = 18u (H₂O)

Lei da conservação das massas

NaOH           + HCl    →     NaCl      + H₂O

40u                + 36,5u  →     58,5u     + 18u

                      76,5u     →     76,5u

A massa presente nos reagentes SEMPRE será igual a massa presente nos produtos, mesmo que individualmente sejam distintas, mas a soma das massas de todos os reagentes é igual a soma da massa de todos os produtos.

Lei das proporções fixas

NaOH      + HCl    →     NaCl      + H₂O

A proporção entre as moléculas nessa reação é:

1 molécula de NaOH reage com 1 molécula de HCl formando 1 molécula de NaCl e 1 molécula de H₂O, portanto a proporção é 1:1:1:1. Essa proporção é invariável nessa equação, e para determinar essa proporção é feito o balanceamento da equação química.

O que implica que se aumentar a quantidade de moléculas de qualquer reagente, a quantidade necessária do outro reagente será proporcional. Por exemplo:

3 moléculas de NaOH vai precisar de 3 moléculas de HCl, formando então 3 moléculas de NaCl e 3 moléculas de H₂O.

5 moléculas de NaOH vai precisar de 5 moléculas de HCl, formando então 5 moléculas de NaCl e 5 moléculas de H₂O.

Balanceamento das equações químicas

Balancear uma equação química é deixar essa equação proporcional tanto em quantidade de moléculas quanto em massa, ou seja, estar de acordo com as leis ponderais.

Observe o exemplo:

NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O

Quantidade de átomos presentes nos reagentes:

Na    = 1

O      = 5 (1+4)

H      = 3 (1+2)

S       = 1

Quantidade de átomos presentes nos produtos:

Na    = 2

O      = 5 (4+1)

H      = 2

S       = 1

As quantidades de átomos no reagente e no produto estão diferentes, portanto, é necessário que a equação química seja balanceada. Observe que os elementos Na (sódio) e H (hidrogênio) estão diferentes, então a proporção deve ser ajustada.

Quantidade de átomos presentes nos reagentes: Na    = 2 O      = 6 (2+4) H      = 4 (1+2) S       = 1

Quantidade de átomos presentes nos produtos: Na    = 2 O      = 5 (4+1) H      = 2 S       = 1

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O

A tentativa de igualar foi aumentar a proporção da molécula de NaOH, observe que não foi alterado para ficar Na₂OH que seria uma outra substância (que na verdade não existe), com isso as quantidades atômicas de O (oxigênio) e H (hidrogênio) presentes na molécula foram alteradas em decorrência disso.

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O

Quantidade de átomos presentes nos reagentes: Na    = 2 O      = 6 (2+4) H      = 4 (2+2) S       = 1

Agora a tentativa de igualar a proporção da molécula de H₂O, assim como na tentativa anterior, foi alterada a proporção da molécula, não a quantidades de átomos dentro dela, a quantidade de átomos de H (hidrogênio) ficou igual em reagentes e produtos e O (oxigênio) foi alterado em decorrência disso.

Observe:

Na    = 23u O      = 16u H      = 1u S       = 32u 2 x (23+16+1) + 1+1+32+16+16+16+16 2 x (40) + 2+32+64 80 + 98 178u

Na    = 23u O      = 16u H      = 1u S       = 32u 23+23+32+16+16+16+16 + 2 x (1+1+16) 46+32+64 + 2 x (18) 142 + 36 178u

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O

As massas são iguais, portanto, a lei da conservação das massas foi cumprida, onde do reagente para o produto, não foi criada nem perdida nenhuma massa, mas as substâncias são diferentes, portanto, se transformaram. 

Assim como a lei das proporções fixas foi cumprida, pois as proporções em partículas dessa reação sempre será 2:1:1:2 e em massa sempre será 80u:98u:142u:36u, invariavelmente.

RESPONDA AS ATIVIDADES EM SEU CADERNO

01.     Quais os três estados físicos da matéria e como as moléculas se organizam em cada um deles?

02.     A intensidade das interações intermoleculares pode determinar o estado físico, se a interação for muito forte, o estado físico é

(A)    gasoso.

(B)    sólido

(C)    líquido

(D)    indeterminado

03.     As ligações químicas são ligações entre átomos de tipos específicos. Determine quais os tipos de átomos para cada ligação química.

a)         Ligação covalente

b)        Ligação iônica

c)         Ligação metálica

04.     Quais são as partes de uma reação química e qual o símbolo que representa a transformação química?

05.     Observe a reação a seguir e determine o nome dos elementos presentes. (consulte a tabela periódica para responder).

2 KI + PbCl₂ → PbI₂ + 2 KCl

06.     Uma reação química consiste em dois reagentes, X e Y, e um produto, Z. A massa de X foi determinada antes da reação acontecer e era 58g. A massa de Z foi determinada após a reação ocorrer e é 112g. Qual a massa de Y?

07.     Uma reação química consiste em três reagentes, K, L e M, e dois produtos, N e O com a proporção em massa de 30:25:40:45:50. Se a massa que reagiu de K era de 90, qual é a massa de todos os outros componentes da reação?

08.     Balanceie a seguinte reação química

Na₂SO₄ + CaCl₂ → NaCl + CaSO₄