MOLÉCULA POLAR E APOLAR

É fácil notar, numa festa ou num ambiente de trabalho, que não somos totalmente iguais aos outros. Mas, se deixarmos de procurar somente as diferenças, a festa ficará menos estranha, e o trabalho, mais solidário.
Na química, observa-se uma generalização: a tendência de as substâncias semelhantes dissolverem as semelhantes.

As moléculas da água (H2O) são diferentes das do álcool comum (C2H5OH), mas, por serem semelhantes quanto à polaridade, formam misturas homogêneas. Através da forma geométrica das moléculas e utilizando vetores, é possível saber se elas são polares ou apolares.

Experimentalmente também é. Isso foi tema de uma questão da Unicamp/2001, que pedia ao candidato que considerasse duas buretas lado a lado. Numa se colocava água e na outra n-hexano. Utilizando um bastão de plástico atritado em uma flanela e abrindo as torneiras, os líquidos escorriam formando fios. Posicionando o bastão entre os fios, indagava-se se era possível identificar qual das duas buretas continha o n-hexano. Sim, era. Veja:




Como as moléculas de água são polares e as de n-hexano são apolares, a aproximação do bastão eletricamente carregado causa desvio apenas no fio de água.

Veja uma questão da Fuvest/ 2001: "Azeite e vinagre, quando misturados, separam-se logo em duas camadas. Porém, adicionando-se gema de ovo e agitando-se a mistura, obtém-se a maionese, que é uma dispersão coloidal. Nesse caso, qual foi o papel representado pela gema de ovo?".

O vinagre (ácido acético) é uma substância polar, e o óleo, apolar, com tendência de não se misturarem. Mas a gema age como um emulsificador, estabilizando a mistura coloidal.

De forma diferente, o sabão e o detergente, por possuírem em suas estruturas uma extremidade polar e outra apolar, agem como uma ponte entre a água (polar) e o óleo (apolar), possibilitando, por exemplo, a remoção da oleosidade de uma panela.

LIGAÇÃO POLAR E APOLAR

Ligação covalente apolar - Os átomos ligados têm eletronegatividade igual.
Ligação covalente polar - Os átomos ligados têm diferente eletronegatividade. A toda ligação covalente polar está associado um vetor polarização, orientado da carga negativa para a positiva (vetor localizado no centro das distâncias entre as cargas). São polares quando sua eletronegatividade é menor que 1,7 e diferente de zero.
Ligação covalente polar - Ligação intermediária entre a ligação covalente apolar e a ligação iônica.
Polaridade das moléculas:
Molécula apolar - A soma vetorial dos vetores polarização associados a todas as ligações covalentes polares da molécula é nula.
Molécula polar - A soma vetorial dos vetores polarização associados a todas as ligações covalentes polares na molécula é diferente de zero.

Polaridade e solubilidade: Substância polar dissolve substância polar e não dissolve substância apolar. Substância apolar dissolve substância apolar e não dissolve substância polar.
A polaridade de uma molécula refere-se às concentrações de cargas da nuvem eletrônica em volta da molécula. É possível uma divisão em duas classes distintas: moléculas polares e apolares.
Moléculas polares possuem maior concentração de carga negativa numa parte da nuvem e maior concentração positiva em outro extremo. Nas moléculas apolares, a carga eletrônica está uniformemente distribuída, ou seja, não há concentração.
A concentração de cargas (em moléculas polares) ocorre quando os elementos ligantes possuem uma diferença de eletronegatividade. Esta diferença significa que um dos átomos (o de maior eletronegatividade) atrai os elétrons da nuvem com maior força, o que faz concentrar neste a maior parte das cargas negativas.
As ligações de dois átomos diferentes normalmente resulta em polarização (moléculas polares), já que os átomos possuirão eletronegatividades diferentes, como H2O, NH3 ou HF, embora, dependendo da distribuição dos átomos pela molécula, essas ligações não resultariam em polarização, como é o caso do CO2 e do CH4.
Ligações iônicas: ocorre transferência definitiva de elétrons, o que acarreta a formação de íons positivos e negativos, os quais originam compostos iônicos. TODA LIGAÇÃO IÔNICA É UMA LIGAÇÃO POLAR.
Ligações covalentes: a existência de pólos está associada á deformação da nuvem eletrônica e depende da diferença de eletronegatividade entre elementos.

A eletronegatividade varia da esquerda para direita e de baixo para cima na tabela periódica.
Ligação de dois átomos iguais resulta em moléculas apolares. Ex: O₂, N₂, Cl₂.
A melhor forma para identificar se a molécula é polar ou apolar é através do cálculo do momento dipolar (μ): se ele for igual a zero a molécula é apolar e se for diferente de zero será polar.

LIGAÇÃO COVALENTE

A. ligação covalente é um tipo de ligação química caracterizada pelo compartilhamento de um ou mais pares de elétrons entre átomos, causando uma atração mútua entre eles, que mantêm a molécula resultante unida. O nome ligação covalente surgiu em 1939.^[1]
Átomos tendem a compartilhar elétrons de modo que suas camadas eletrónicas externas sejam preenchidas e eles adquiram uma distribuição eletrónica mais estável. A força dessas ligações é maior que a das interações intermoleculares e comparável à da ligação iônica. Existem dois tipos principais, a ligação-σ (ligação sigma) e a ligação-π (ligação pi)
Ligações covalentes normalmente ocorrem entre átomos com eletronegatividades similares e altas (geralmente entre dois não-metais), dos quais remover completamente um elétron requer muita energia.
Um tipo especial de ligação covalente é a ligação covalente dativa, também conhecida como ligação covalente coordenada, que ocorre quando um único átomo fornece ambos os elétrons da ligação.
Esse tipo de ligação tende a ser mais forte que outros tipos de ligações, como a iônica. Ao contrário das ligações iônicas, nas quais os íons são mantidos unidos por atração coulômbica não direcional, ligações covalentes são altamente direcionais. Como resultado, Moléculas covalentemente ligadas tendem a formar-se em um número relativamente pequeno de formas características, exibindo ângulos de ligação específicos.
Exemplos de ligação covalente

• - cuja fórmula estrutural é O=O
• - cuja fórmula estrutural é H-O-H

[editar] Exemplo de ligação covalente coordenada (antiga ligação dativa)

• (óxido nitroso) - um dos nitrogênios faz uma ligação covalente coordenada com o oxigênio.

É importante lembrar que só acontece uma ligação coordenada se não for mais possível realizar uma ligação covalente molecular. A ligação covalente coordenada é representada por uma flecha (-->).

LIGAÇÃO IÔNICA

A ligação iônica é formada pela atração eletrostática entre íons de cargas opostas, positivos (cátions) e negativos (ânions). Nesta ligação a transferência de elétrons é definitiva.
A ligação iônica ocorre quando um elemento metálico reage com um ametálico. Os metais doam seus elétrons de última camada, esses serão recebidos pelos ametais. Vejamos como:
- Metais que possuem 1, 2, ou 3 elétrons na última camada se ligam com ametais que possuem 5, 6 ou 7 elétrons.

- Para formar a ligação iônica é necessário que um dos átomos possua uma tendência de ceder elétrons, enquanto outro tenha a tendência de receber elétrons. Os átomos com tendência a ceder elétrons são os metais das famílias IA, IIA, IIIA, e os átomos que recebem elétrons são os ametais que apresentam quatro, cinco, seis e sete elétrons na camada de valência.

Como se formam compostos iônicos?
- Arranjos entre compostos iônicos formam substâncias iônicas. Tudo começa quando os íons unem-se devido às forças de atração eletrostática. Se observarmos por um microscópio, perceberemos a formação de retículos cristalinos, que são aglomerados de íons de forma geométrica bem definida.

- Os sais e outros grupos de minerais possuem íons que formam compostos iônicos e, conseqüentemente, substâncias iônicas. A formação do sal de cozinha (cloreto de sódio) a partir de átomos de sódio (Na) e de cloro (Cl) é o exemplo que mais representa uma ligação iônica. O átomo de sódio consegue a estabilidade eletrônica quando perde um elétron, originando o íon Na⁺. O átomo de cloro atinge a estabilidade quando recebe um elétron, originando o íon Cl^-.

Os compostos constituídos pelos íons (Na_⁺ e Cl^-) são designados compostos iônicos, por serem eletronicamente estáveis, ou seja, ocorre uma interação eletrostática entre eles (cargas com sinal contrário se atraem):

Na⁺ + Cl^- → NaCl

Os compostos iônicos em geral apresentam altos pontos de fusão e ebulição, são sólidos duros e quebradiços e solubilizam-se facilmente em solventes polares

CÁLCULOS DE FÓRMULAS

Duas importantes tarefas que fazem parte do dia-a-dia dos químicos são:

• determinar a composição de uma substância, isto é, a quantidade de átomos de cada elemento presente no agregado atômico da substância;
• calcular as quantidades de reagentes, que serão consumidos, e produtos, que serão obtidos numa reação química. No primeiro caso se deseja conhecer a fórmula da substância. No segundo, utilizando o cálculo estequiométrico, os químicos podem prever o quanto de substância, em massa ou volume, deve ser utilizada, ou será obtida, numa reação realizada em laboratório ou numa indústria química.

CÁLCÚLOS DE FÓRMULAS

Fórmula é a representação gráfica da composição de uma substância. Vários tipos de fórmulas são utilizadas. As teorias que explicam a formação das ligações químicas permitem prever a fórmula molecular, estrutural e eletrônica de uma substância molecular e a fórmula empírica de uma substância iônica. Estudaremos de que maneira é possível, através da análise de dados experimentais, determinar a fórmula molecular de uma substância e outros tipos de fórmulas como a centesimal e a mínima.

Fórmula ou composição centesimal

Fórmula centesimal (ou percentual) indica a percentagem, em massa, de cada elemento que constitui uma substância.

A fórmula centesimal, em outras palavras, nos indica a massa (em gramas) de cada elemento presente em 100 gramas de substância.

A determinação experimental da fórmula centesimal de uma substância é feita através de reações de síntese ou de decomposição.

Reação de síntese é aquela na qual uma substância é formada a partir de seus elementos.

Exemplo 1

Síntese da água: H₂ + ½ O₂ => H₂O;

síntese de dióxido de enxofre: S + O₂ => SO₂.

Reação de decomposição é aquela onde uma substância composta origina substâncias mais simples.

Exemplo 2

decomposição da água oxigenada: H₂O₂ => H₂O + ½ O₂;

decomposição da amônia: 2NH₃ => N₂ + 3H₂.

Para exemplificar como a fórmula centesimal pode ser calculada tomemos como exemplo a água. Uma das propriedades da água é ser decomposta em seus elementos constituintes através da passagem de corrente elétrica. Experimentalmente verifica-se que 900 gramas de água, ao serem decompostas, originam 100 gramas de gás hidrogênio e 800 gramas de gás oxigênio. Utilizando a lei de Proust, podemos calcular as massas de hidrogênio e oxigênio formadas pela decomposição de 100 gramas de água:

água	=>	hidrogênio	+	oxigênio
900 g		100 g		800 g
100 g		x		y

Matematicamente temos:

Repetindo esse procedimento para o oxigênio temos: y = 88,9 g

Cálculos mostram que cada 100 gramas de água é formada por 11,1 gramas de hidrogênio e 88,9 gramas de oxigênio. A fórmula centesimal da água é: H – 11,1% O – 88,9%

Exemplo 3

A fórmula centesimal de uma substância também pode ser calculada teoricamente. Para isso é necessário conhecer a massa molecular da substância. Para o caso do ácido sulfúrico , H₂SO₄, temos:

elemento	massa atômica	Contribuição do elemento para a massa molecular	Composição centesimal (%)
H	1	2	x
O	16	64	y
S	32	32	z

Massa molecular = 2 + 64 + 32 = 98

Utilizando a lei de Proust e realizando as proporções:

para o hidrogênio x = 2 x 100/98 = 2,0%

para o oxigênio y = 64 x 100/98 = 65,3%

para o enxofre z = 32 x 100/98 = 32,7%

Portanto, a fórmula centesimal do ácido sulfúrico é:

H – 2,0%; S – 65,3%; O – 32,7%

Fórmula mínima ou empírica

Fórmula mínima (ou empírica) indica a proporção, expressa pelos números inteiros, entre os átomos presentes num agregado atômico, ou íons num agregado iônico.

Conhecendo-se quanto de cada elemento está presente numa determinada amostra de substância, é possível calcular sua fórmula mínima. Assim, sabendo-se que 560 gramas de buteno são formadas por 480 gramas de carbono e 80 gramas de hidrogênio, o cálculo da fórmula mínima deve ser assim realizado:

• calcular o número de mols de cada tipo de átomo presente na amostra de substância,

para o carbono temos:

12 g é a massa de 1 mol de átomos;

480 g é a massa de x mol de átomos;

para o hidrogênio temos:

1 g é a massa de 1 mol de átomos;

80 g é a massa de y mol de átomos;

• determinar a relação entre os átomos do elemento. Neste exemplo, verificamos que a proporção entre os átomos de carbono e hidrogênio é 1 para 2 (40 mols de carbono: 80 mols de hidrogênio), ou seja, em qualquer amostra de buteno o número de átomos de hidrogênio presente será o dobro do número de átomos de carbono. A fórmula mínima do buteno é CH2.

Conhecendo-se a fórmula molecular de uma substância, sua fórmula mínima é determinada através de "simplificação matemática" dos índices dos elementos na fórmula molecular. Em muitos casos as fórmulas mínima e molecular são as mesmas.

substância	Fórmula molecular	fórmula mínima
água oxigenada	H2O2	HO
benzeno	C6H6	CH
eteno	C2H4	CH2
propeno	C3H6	CH2
buteno	C4H8	CH2
ácido nítrico	HNO3	HNO3
glicose	C6H12O6	CH2O

Observe que substâncias diferentes, como o eteno, propeno e buteno, podem apresentar a mesma fórmula mínima. Isto não acontece com a fórmula molecular, que é característica de cada substância.

A fórmula mínima de uma substância geralmente é expressa da seguinte maneira:

(fórmula mínima)_n

onde n, é um número inteiro. Para a água oxigenada temos (HO)_n onde n = 2 e para a glicose (CH₂O)_n onde n = 6.

Exemplo

Calcular a fórmula mínima de um composto que apresenta 43,4% de sódio, 11,3% de carbono e 45,3% de oxigênio. Dados: massas atômicas: Na = 23; C = 12; O = 16

Resolução

Vamos adotar o seguinte esquema:

Dados	Divisão das porcentagens pelas respectivas massas atômicas	Divisão pelo menor dos valores encontrados (0,94)
43,4% Na	43,4/23 = 1,88	1,88/0,94 = 2
11,3% C	11,3/12 = 0,94	0,94/0,94 = 1
45,3% O	45,3/16 = 2,82	2,82/0,94 = 3

Fórmula mínima = Na₂CO₃

OBS: No esquema explicado, acontece freqüentemente o seguinte: dividindo-se todos os valores pelo menor deles (coluna 3), nem sempre chegamos a um resultado com todos os números inteiros. Por exemplo, num outro problema, poderíamos ter a proporção 2 : 1,5 : 3; no entanto, multiplicando esse valores por 2, teremos 4 : 3 : 6. Generalizando, diremos que, às vezes, no final do problema somo obrigados a efetuar uma "tentativa", multiplicando todos os valores por 2, ou por 3, etc. (sempre um número inteiro pequeno), a fim de que os resultados finais tornem-se inteiros.

Fórmula molecular

Fórmula molecular indica os elementos e a quantidade de átomos de cada elemento presente numa molécula da substância.

Um dos caminhos para determinar a fórmula molecular é calcular inicialmente a fórmula mínima e depois multiplicá-la por n. O valor de n, por sua vez, é calculado a partir da massa molecular da substância, uma vez que a relação anterior indica que:

massa molecular = (massa da fórmula mínima) x n

de onde resulta:

n = massa molecular/massa da fórmula mínima

Nos problemas, a massa molecular em geral é dada. Para gases ou vapores, a massa molecular (M) pode também ser calculada pela expressão PV = mRT/M. Por sua vez, a massa da fórmula mínima é obtida somando-se as massas atômicas dos átomos formadores da fórmula mínima.

1. Cálculo da fórmula molecular através da fórmula mínima

Uma substancia de massa molecular 180, encerra 40,00% de carbono, 6,72% de hidrogênio e 53,28% de oxigênio. Pede-se sua fórmula molecular. Dados: massas atômicas: H = 1; C = 12; O = 16.

Resolução:

Vamos inicialmente, calcular a fórmula mínima, como aprendemos no item anterior:

Dados	Divisão das porcentagens pelas respectivas massas atômicas	Divisão pelo menor dos valores encontrados (3,33)
40,00% C	40,00/12 = 3,33	3,33/3,33 = 1
6,72% H	6,72/1 = 6,72	6,72/3,33 = 2
53,28% O	53,28/16 = 3,33	3,33/3,33 = 1

Agora, podemos calcular, inclusive, a massa da fórmula mínima (CH₂O), somando as massa atômicas dos átomos aí contidos: 12 + 1 x 2 + 16 = 30

Podemos, também, dizer que:

fórmula molecular = (CH₂O)_n

onde:

n = massa molecular/massa da fórmula mínima = 180/30 = 6

do que resulta:

fórmula molecular = (CH₂O)₆ => fórmula molecular = C₆H₁₂O₆

QUANTIDADE DE MATÉRIA

A quantidade de matéria está relacionada ao número de partículas que compõe um sistema, ou seja, se o número de partículas é alto, a quantidade de matéria também será.

O mol é considerado a quantidade de matéria que um sistema com entidades elementares pode ter.

Vejamos os exemplos:

Sendo m unidade de massa, n a quantidade de matéria, N número de partículas. Teremos:

N = 6,02 .10²³ moléculas
n = 1 mol
m = 2g

N = 12,04. 10²³ Moléculas
n = 2 mol
m = 4g

Suponhamos que exista uma quantidade de recipientes iguais contendo 32g de enxofre, logo, formamos 1 mol.
Se constituirmos 20 recipientes, o total será de 640g de enxofre, ou seja, 20 mols de enxofre, pois:




O fato de existir quantidades menores que o mol, a partir daí vem a fração de mol, que é 0,1 mol: 0,05 mol etc...

Agora, vamos supor que colocamos 3600g de glicose distribuídos em recipientes, com 180g cada um. Lembrando que a massa molecular da glicose é de 180u e a massa molar da é também de 180u. Logo temos:

Massa molecular = 180u
Massa molar = 180g/mol

3600 = 20 mol x 180 g/mol
m = n. massa molar

Lembrando que NA é a Constante de Avogrado, que é igual a 6,02. 10²³ mol^-1.
É importante sabermos também que a quantidade de partículas N, é totalmente proporcional à quantidade de matéria n. Logo:

N = N_A. n

Observe a resolução do número de moléculas de hidrogênio (H₂), em um sistema contendo 1,5 mol desse gás, onde a constante de Avogrado é o número de Avogrado multiplicado por mol^-1.

N = NA. n
N = 6,02. 10²³ mol-1. 1,5 mol = 9,03. 10²³

O símbolo mol não leva plural, apenas o nome mol, no Brasil o plural de mol é mols, e o símbolo é mol, em outros países o plural é moles. Lembrando que nenhum símbolo leva plural, portanto:

3 gramas-----3g
3 mols---------3 mol

CÁTIONS E ÂNIONS

Um íon é um átomo que possui déficit ou excesso de elétrons. Para o primeiro caso, adquire carga positiva (cátion). Para o segundo, carga negativa (ânion) – uma vez que a carga do elétron é convencionada negativa. Ou seja, o ganho ou perda de elétrons de um átomo elimina-o da neutralidade e lhe confere carga elétrica.

Apesar de carregados eletricamente, os íons podem apresentar maior estabilidade do que os átomos neutros: o íon fluoreto (F^-), por exemplo, é derivado de um átomo de flúor que recebeu 1 elétron e adquiriu, assim, carga negativa. Mas, como a adição desse faz com que sua camada de valência possua 8 elétrons, de acordo com a regra do octeto, adquire estabilidade elétrica.
Ou seja, o fato desse íon possivelmente se ligar a um cátion não é visando estabilidade elétrica, pois a mesma já foi atingida, mas por atração eletrostática. Assim, numa possível separação, tanto o F^- quanto o cátion continuariam estabilizados.

Potencial de Ionização

O potencial de ionização, ou energia de ionização, de um átomo é a energia mínima necessária para que um elétron seja retirado da sua eletrosfera quando se encontra em estado gasoso e não excitado. Assim, quanto maior essa energia, menor a tendência desse átomo se tornar cátion.
Os halogênios são os elementos que apresentam os maiores potenciais de ionização. Ao contrário dos metais, em geral.

Afinidade Eletrônica

Ao contrário do potencial de ionização, a afinidade eletrônica mede a tendência de um átomo gasoso não excitado aceitar a adição de um elétron na sua eletrosfera. Portanto, determina a tendência de um átomo em se tornar ânion, onde quanto maior a afinidade eletrônica, mais energia é liberada pela entrada desse elétron.
Assim, os metais apresentam valores mais baixos, em módulo, de energia liberada do que os halogênios.

DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA DOS ELÉTRONS

Um problema para os químicos era construir uma teoria consistente que explicasse como os elétrons se distribuíam ao redor dos átomos, dando-lhes as características de reação observadas em nível macroscópico.
Foi o cientista americano Linus C. Pauling quem apresentou a teoria até o momento mais aceita para a distribuição eletrônica.
Sobre Pauling, é sempre interessante citar que ele foi duas vezes laureado com o Prêmio Nobel. O de química em 1954, por suas descobertas sobre as ligações atômicas, e o da Paz em 1962, por sua militância contra as armas nucleares.
Para entender a proposta de Pauling, é preciso primeiro dar uma olhadinha no conceito de camadas eletrônicas, o princípio que rege a distribuição dos elétrons em torno do átomo em sete camadas, identificadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q.


Uma característica destas camadas é que cada uma delas possui um número máximo de elétrons que podem comportar, conforme tabela que segue:

Camada	Número máximo de elétrons
K	2
L	8
M	18
N	32
O	32
P	18
Q	8

Pauling apresentou esta distribuição dividida em níveis e subníveis de energia, em que os níveis são as camadas e os subníveis divisões destes (representados pelas letras s, p, d, f), possuindo cada um destes subníveis também um número máximo de elétrons.

Subnível	Número máximo de elétrons	Nomenclatura
s	2	s2
p	6	p6
d	10	d10
f	14	f14

Quando combinados níveis e subníveis, a tabela de distribuição eletrônica assume a seguinte configuração:

Camada	Nível	Subnível				Total de elétrons
		s2	p6	d10	f14
K	1	1s				2
L	2	2s	2p			8
M	3	3s	3p	3d		18
N	4	4s	4p	4d	4f	32
O	5	5s	5p	5d	5f	32
P	6	6s	6p	6d		18
Q	7	7s	7p			8

A distribuição eletrônica, conforme Pauling, não era apenas uma ocupação pelos elétrons dos espaços vazios nas camadas da eletrosfera.
Os elétrons se distribuem segundo o nível de energia de cada subnível, numa seqüência crescente em que ocupam primeiro os subníveis de menor energia e, por último, os de maior.
É esta a tradução do diagrama de energia de Pauling, que define esta ordem energética crescente que é também a seqüência de distribuição dos elétrons:

Diagrama de Linus Pauling

Na figura, as setas indicam a ordem crescente dos níveis de energia: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰
Note que como a energia de 4s² é menor, esta posição vem antes de 3d¹⁰.
Assim, seguindo o diagrama de Pauling, podemos montar a distribuição eletrônica de qualquer elemento químico, como por exemplo:

Elemento químico	Número atômico	Distribuição eletrônica
He Hélio	2	1s2
		K = 2
Cl Cloro	17	1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
		K = 2, L = 8, M = 7
Zr Zircônio	40	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d2
		K = 2, L = 8, M = 18, n = 10, O =2
Pt Platina	78	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d8
		K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 16, P = 2

Lembre-se que a soma da distribuição dos elétrons, tanto nos subníveis quanto nas camadas deve bater com o número atômico, como no exemplo da Platina:

Camada	Nível	Distribuição eletrônica da platina				Total de elétrons
		s2	p6	d10	f14
K	1	1s2				2
L	2	2s2	2p6			8
M	3	3s2	3p6	3d10		18
N	4	4s2	4p6	4d10	4f14	32
O	5	5s2	5p6	5d8		16
P	6	6s2		-		2
Q	7	-				-
Total						78

Algumas edições da Tabela Periódica informam também a distribuição eletrônica dos elementos químicos, o que facilita muito o trabalho de quem precisa operar estes dados.
Mas, independentemente disto, é muito importante conhecer os mecanismos que regem esta distribuição, e particularmente o conceito de níveis e subníveis de energia, ponto de partida para estudos mais avançados como os princípios da mecânica quântica.

ESTRUTURA ATÔMICA

É o número de prótons do núcleo de um átomo. É o número que identifica o átomo.

A representação do número atômico dos átomos é:

_ZE

Num átomo neutro, cuja carga elétrica total é zero, o número de prótons é igual ao número de elétrons. O número de elétrons, nesse caso, pode ser considerado igual ao número atômico.

Exemplo:

O átomo de magnésio (Mg) tem número atômico 12 (Z = 12).

Significado: no núcleo do átomo de Mg existem 12 prótons. No átomo neutro de Mg existem 12 prótons e 12 elétrons.

2. Número de Massa (A)

É a soma do número de prótons (Z) e do número de nêutrons (N) existentes no núcleo de um átomo.

A = Z + N

Exemplo:

Um átomo neutro tem 19 prótons e 21 nêutrons, portanto:

Z = 19 e N = 21

A = Z + N = 19 + 21 = 40

3. Elemento Químico

É o conjunto de átomos que apresentam o mesmo número atômico (Z) (mesma identificação química).

Observações:

Como vimos anteriormente, um átomo é eletricamente neutro quando o número de prótons é igual ao número de elétrons, porém um átomo pode perder ou ganhar elétrons na eletrosfera, sem sofrer alteração no seu núcleo, originando partículas carregadas positiva ou negativamente, denominadas íons.

Se um átomo ganha elétrons, ele se torna um íon negativo, chamado ânion.

Se um átomo perde elétrons, ele se torna um íon positivo, chamado cátion.

4. Isótopos, Isóbaros e Isótonos

Isótopos: são átomos que apresentam o mesmo número atômico (Z) e diferentes número de massas (A). Os isótopos são átomos de um mesmo elemento químico (mesmo Z), e que apresentam diferentes números de nêutrons, resultando assim diferentes números de massa.

Isóbaros: são átomos que apresentam diferentes números atômicos (Z) e mesmo número de massa (A).

Isótonos: são átomos que apresentam diferentes números atômicos (Z), diferentes números de massa (A), e o mesmo número de nêutrons.

A Química é a ciência que estuda a constituição da matéria, sua estrutura interna, as relações entre os diversos tipos de materiais encontrados na natureza, além de determinar suas propriedades, sejam elas físicas – como, por exemplo, cor, ponto de fusão, densidade, etc. – ou químicas, que são as transformações de uma substância em outra.

A. Matéria, Corpo e Objeto

Chamamos matéria a tudo que tem massa, ocupa lugar no espaço e pode, portanto, de alguma forma, ser medido. Por exemplo: madeira, alumínio, ferro, ar, etc.

Corpo é uma porção limitada da matéria e objeto é um corpo fabricado para um determinado fim.

Resumindo, podemos dizer que o ferro é matéria, uma barra de ferro é um corpo e um portão de ferro é um objeto.

B. Propriedades da Matéria

A matéria apresenta várias propriedades que são classificadas em gerais, funcionais e específicas.

I. Propriedades Gerais da Matéria

São comuns a toda e qualquer espécie de matéria, independentemente da substância de que ela é feita. As principais são: massa, extensão, impenetrabilidade, divisibilidade, compressibilidade e elasticidade.

• Massa

Todos os corpos possuem massa.

• Extensão

Todos os corpos ocupam lugar no espaço.

• Impenetrabilidade

Dois corpos não ocupam, ao mesmo tempo, um mesmo lugar no espaço.

• Divisibilidade

Os corpos podem ser divididos em partes cada vez menores.

• Compressibilidade

Os corpos possuem a propriedade de poder diminuir de tamanho, sob a ação de forças externas.

• Elasticidade

Os corpos possuem a propriedade de voltar à forma e volume originais, cessada a causa que os deformou.

II. Propriedades Funcionais da Matéria

São propriedades observadas somente em determinados grupos de matéria. Esses grupos são chamados funções químicas, e as principais são: ácidos, bases, sais e óxidos que serão estudados oportunamente.

III. Propriedades Específicas da Matéria

São propriedades que permitem identificar uma determinada espécie de matéria. Dentre as propriedades específicas, podemos citar:
– Propriedades físicas: ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade.
– Propriedades organolépticas: odor, sabor.
– Propriedades químicas: reações químicas.

C. Estados Físicos da Matéria

1 – Estado Sólido: as substâncias apresentam formas definidas e seu volume não varia de forma considerável com variações de temperatura e pressão.

As partículas que constituem o sólido encontram-se ligadas uma às outras de modo que não podem movimentar-se livremente.

2 – Estado Líquido: as partículas que constituem o estado líquido não estão unidas fortemente, visto que deslizam uma sobre as outras, adaptando-se à forma do recipiente que as contém, mas estas forças de atração entre as partículas são suficientemente fortes para que não ocorra variação no volume e as partículas dificilmente podem ser comprimidas.

3 – Estado Gasoso: as substâncias apresentam densidade menor que a dos sólidos e líquidos, ocupam todo o volume do recipiente que as contém, podem expandir-se indefinidamente e são comprimidas com grande facilidade. Este comportamento pode ser explicado pelas forças de atração entre as partículas muito fracas as quais possuem, portanto, alta mobilidade.

D. Mudanças de Estado

Fusão: passagem do estado sólido para o líquido.

Solidificação: passagem do estado líquido para o sólido.

Ponto de Fusão: é a temperatura constante na qual um sólido se transforma num líquido.

Os pontos de fusão e solidificação ocorrem numa mesma temperatura.

Vaporização: é a passagem do estado líquido para o estado gasoso. A vaporização pode ocorrer de três formas: evaporação, calefação e ebulição.

Condensação: é a passagem do estado gasoso para o estado líquido. A condensação de um gás para o estado líquido é denominada de liquefação.

Ponto de Ebulição: é a temperatura constante na qual um líquido passa para o estado gasoso.

Sublimação: é passagem do estado sólido diretamente para o estado gasoso.

E. Densidade

É a relação entre massa (em gramas) de uma amostra de matéria e o volume (geralmente em cm³) ocupado por esta amostra.

Quando dizemos que um material é mais denso que o outro, significa que, comparando-se volumes iguais de ambos, o mais denso é o que possui maior massa

ESTRUTURA DA MATÉRIA

Todas as coisas existentes na natureza são constituídas de átomos ou suas combinações.

O ÁTOMO

Atualmente, sabemos que o átomo é a menor estrutura da matéria que apresenta as propriedades de um elemento químico.

A estrutura do átomo é semelhante a do Sistema Solar, consistindo em um núcleo, onde fica concentrada a massa, como o Sol, e em partículas girando ao seu redor, denominadas elétrons, equivalentes aos planetas.

Como o Sistema Solar, o átomo possui grandes espaços vazios, que podem ser atravessados por partículas menores do que ele.

ESTRUTURA DO NÚCLEO

O núcleo do átomo é formado por partículas de carga positiva, chamadas prótons, e de partículas de mesmo tamanho mas sem carga. denominadas nêutrons.

O número de prótons ou número atômico identifica um elemento químico, comandando seu comportamento em relação aos outros elementos.

O elemento químico natural mais simples, o hidrogênio, possui apenas um próton, contudo o número de nêutrons pode ser variável e sua quantidade irá definir diferentes isótopos, e um determinado elemento químico pode existir com diferentes números de nêutrons. Um exemplo disso é o caso do urânio, que na natureza aparece sob a forma de três isótopos_, que são: Urânio-234, U-235 e 238.

Todos eles possuem 92 prótons e, respectivamente 142, 143 e l46 nêutrons.