Química Geral - Ligação Metálica

 

LIGAÇÕES METÁLICAS

- Os metais são elementos químicos que apresentam como principal característica física a capacidade de perder elétrons e, consequentemente, formar cátions metálicos. Por esta razão eles podem formar dois tipos de ligações: ligação iônica (com ametais) e ligação metálica (entre átomos do mesmo metal ou entre metais diferentes).

- Os metais são cada vez mais utilizados em diversos setores da sociedade: o ferro é utilizado em estruturas metálicas de construções, é usado para fazer o aço (também usado em construções, veículos, fogões, geladeiras, etc.); o cobre é muito utilizado em fios elétricos e moedas; o alumínio é utilizado em panelas e outros utensílios domésticos, em ligas leves, em latas também; o magnésio é empregado em automóveis e partes de aviões; e os exemplos continuam.

- Esta ampla diversidade de usos dos metais está relacionada com características únicas deles, tais como a capacidade de conduzir corrente elétrica e calor no estado sólido, a maleabilidade (podem ser transformados em chapas e lâminas bem finas), a ductibilidade (podem ser transformados em fios), dentre outras.

Características gerais dos metais

- sólidos em temperatura ambiente (exceção o mercúrio);

- brilhantes;

- apresentam elevados pontos de fusão e ebulição;

- apresentam, em geral, cor prateada; com exceção do ouro que é amarelo e do cobre que é avermelhado;

- os metais puros são formados por aglomerados de átomos (de um único elemento químico), denominados retículos cristalinos.

Princípios da ligação metálica

- Na ligação metálica, os retículos cristalinos que formam os metais são, na verdade, um aglomerado iônico composto por cátions e elétrons;

- os elétrons da camada de valência dos átomos dos metais são deslocalizados, ou seja, saem da camada de valência, fazendo com o metal se torne um cátion (deficiente de elétrons);

- após serem deslocalizados, os elétrons provenientes do metal passam a rodear os cátions, formando um verdadeiro "mar de elétrons";

- cada um desses elétrons presente no "mar de elétrons" tem capacidade de mover-se livremente pelo retículo cristalino do metal.

Propriedades dos metais justificadas pela ligação metálica

a) Maleabilidade

Por meio de um metal, é possível produzir chapas de diversas espessuras e lâminas. Graças a esta propriedade podemos construir vários objetos como facas e espadas.

b) Condutibilidade

Os metais, de forma geral, são bons condutores de corrente elétrica e calor. Quando um metal está em contato com uma fonte de calor ou uma fonte de corrente elétrica, ele é capaz de conduzi-los.

c) Ductibilidade

Por meio de um metal, podemos produzir fios. A utilização de metais na forma de fios facilita seu uso, principalmente em relação a condução de corrente elétrica.

Ligas Metálicas

As ligas metálicas, constituídas por dois ou mais metais diferentes, são formadas por ligações metálicas e utilizadas na confecção de muitos produtos diferentes.

Merecem destaque os fios, lâmpadas, estruturas de carros, bicicletas, viadutos, eletrodomésticos, dentre outros.

Exemplos mais notórios de ligas metálicas:

- Aço Comum: liga metálica muito resistente composta de ferro (Fe) e carbono (C), utilizadas na construção de pontes, fogão, geladeira, etc.

- Aço inoxidável: composto de ferro (Fe), carbono (C), cromo (Cr) e níquel (Ni). Diferente do aço comum, essa liga metálica não sofre oxidação, ou seja, não enferruja, sendo utilizado na construção de vagões de metrô, trens, fabricação de peças automotivas, utensílios cirúrgicos, fogões, talheres, etc.

- Bronze: liga metálica formada por cobre (Cu) e estanho (Sn). Utilizado na construção de estátuas, moedas, sinos, etc.

- Latão: constituído de cobre (Cu) e zinco (Zn). Este tipo de liga metálica é muito utilizado na construção de armas, torneiras, etc.

- Ouro: utilizado na fabricação de joias. O ouro não é utilizado na sua forma pura, ou seja, da forma como é encontrado na natureza. Assim, a liga metálica formada para produção de joias mais frequentemente utilizada possui 75% de ouro (Au) e 25% de cobre (Cu). Essa liga utilizada nesta proporção é chamada de ouro 18K, das 24 partes, 18 são de ouro e 6 são de cobre. O ouro puro é o ouro 24k (k = quilates).

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Os metais são elementos químicos que apresentam como principal característica física a capacidade de perder elétrons e, consequentemente, formar cátions metálicos. Por essa razão, eles podem realizar dois tipos de ligações químicas: a ligação iônica e a ligação metálica.

Os metais são elementos químicos que apresentam como principal característica física a capacidade de perder elétrons e, consequentemente, formar cátions metálicos. Por essa razão, eles podem realizar dois tipos de ligações químicas: a ligação iônica e a ligação metálica.
 

 

Dr.Kimio - Concentração Comum e Densidade

Concentração Comum (C) e Densidade

A concentração, de forma bem simples, indica como o soluto está dividido no solvente. A maneira como são medidos o soluto e a solução definem o tipo de concentração que se trabalha.

Assim, ao medir o soluto utilizando unidades de massa e medir a solução com unidades de volume temos a chamada Concentração Comum.

Matematicamente, temos:

As unidades mais comumente utilizadas são g/L, g/mL; kg/L, no entanto não são exclusivas.

Ex.: calcule a concentração de cloreto de sódio quando são adicionados 100g deste sal em água suficiente para formar 500 mL de solução.

OBS.: é muito comum confundir a Concentração Comum com a Densidade. Matematicamente, podemos ver a diferença:

A primeira letra da fórmula acima chama-se "rô", corresponde a letra r minúscula, usada para designar densidade, principalmente na Física pois, a letra d em Física está relacionada com distância.

Enquanto na Concentração Comum dividimos a massa de soluto pelo volume da solução (por isso a concentração indica como o soluto está dividido na solução), na Densidade dividimos a massa total da solução (soluto + solvente) pelo volume da solução (indica como a massa da solução está dividina no espaço que ocupa).

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Química Geral - Ligações Covalentes

Ligação Covalente

A Ligação Covalente ocorre entre átomos que possuem tendência em em ganhar elétrons, assim, ocorren entre ametais e hidrogênio.

Obs.: o hidrogênio forma ligações covalentes com ametais e ligações iônicas com metais (hidretos metálicos).

Observe a Tabela a seguir, nela estão organizadas as informações mais importantes para as ligações covalentes.

Como poceder:
1°) O número da coluna em negrito indica quantos elétrons há na Camada de Valência;
2°) Sabendo quantos elétrons há na Camada de Valência determinamos quantos elétrons faltam para completar 8 (Teoria do Octeto);
3°) A quantidade de elétrons que falta é igual a quantidade de ligações que o elemento precisa fazer para dicar estável (com octeto completo).

Vejamos a representação das fórmulas para a Ligação Covalente:

1) Fórmula Eletrônica de Lewis (mostra os átomos, seus elétrons de valência e o compartilhamento é simbolizado ao circular o par de elétrons.

Representado acima estão dois átomos de hidrogênio com 1 elétron cada (em verde), um átomo de oxigênio com 6 elétrons (em vermelho) e as ligações covalentes entre hidrogênios e oxigênio (pares de elétrons circulados).

2) Fórmula Estrutural (mostra os átomos e as ligações são representadas por traços).

Para transformar a Fórmula Eletrônica de Lewis em Fórmula Estrutural basta apagar os elétrons e trocar o que foi circulado por traço.

3) Fórmula Molecular (mostra os átomos e suas quantidades)

O número 2 é chamado índice, e representa a quantidade de átomos presentes na molécula. O índice refere-se ao elemento escrito antes dele; assim há 2 átomos de hidrogênio e 1 átomo de oxigênio (o número 1 é opcional ser escrito).

OBS.: os átomos podem fazer ligações múltiplas entre si.

Ligação simples

Ligação dupla

Ligação Tripla

NÃO há ligação Quádrupla

Ligação Covalente Dativa

Os átomos das Famílias 15, 16 e 17 da Tabela Periódica possuem pares de elétrons não ligados. Esses pares de elétrons podem ser compartilhados com outros átomos, assim, na ligação Covalente Dativa apenas um dos átomos compartilha o par de elétrons, o outro átomo recebe o par.

Vejamos a Fórmula Eletrônica de Lewis para a molécula formada por S (enxofre) e oxigênio (O):

Os dois elementos pertencem a Família 16, possuem 6 elétrons na última camada; por isso fazem duas ligações para ficarem estáveis. Após fazer estas duas ligações, o átomo de enxofre (que é maior que o oxigênio) pode compartilhar mais dois pares de elétrons. O compartilhamento não pode ser feito como na Ligação Covalente Comum pois, aumentaria o número de elétrons na Camada de Valência, então ele compartilha o par completo e outro átomo de oxigênio recebe o par.

O átomos de enxofre (S) ainda pode receber mais um átomo de oxigênio com outra ligação dativa:

A representação na Fórmula Estrutural da Ligação Covalente comum é feita com um traço; já a ligação Covalente Dativa é feita com uma seta, indicando qual átomo compartilha o par de eletrons e qual recebe:

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Dr. Kimio - Caso específico: Reação com ar

Questão: 50L de metano são queimados totalmente no ar. Qual o volume de ar gasto sabendo que no processo a temperatura e pressão permanecem constantes e o ar é constituído por 20% de oxigênio e 80% de nitrogênio?

1° Passo: escrever a equação balanceada do processo.

→ como a queima/combustão é completa (“queimados totalmente”) o combustível (metano) reage com gás oxigênio formando gás carbônico e água.

CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O

2° Passo: balancear a equação.

1CH₄ + 2O₂ → 1CO₂ + 2H₂O

3° Passo: retirar a relação entre o metano e gás oxigênio da equação.

1 mol CH₄ → 2 mols O₂

4° Passo: Como a Temperatura e Pressão são constantes, podemos substituir a unidade mol por litro.

1 L CH₄ → 2 L O₂

Obs.: temperatura e pressão constantes não são a CNTP! Na CNTP 1 mol de gás ocupa 22,4L.

5° Passo: usar regra de três para calcular a quantidade de gás oxigênio necessária para queimar os 50L de metano.

Da equação: 1 L CH₄ → 2 L O₂

                     50 L CH₄ → X

                          X = 100 L de O₂ são gastos na combustão.

6° Passo: Sabendo que no ar há 20% de oxigênio, usamos regra de três para calcular quanto ar é necessário para fornecer os 100 L de oxigênio para a reação.

100 L de O₂ → 20%

X                  → 100%

                 X = 500 L de ar são necessários para que todo o metano seja queimado.

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Caso Específico: Reações sucessivas

A reação de formação de ácido sulfúrico ocorre em três etapas, que estão equacionadas a seguir:

1ª etapa: S + O₂ → SO₂
2ª etapa: SO₂ + ½ O₂ → SO₃
3ª etapa: SO₃ + H₂O→ H₂SO₄

Questão: Qual a massa de ácido sulfúrico produzido a partir de 100 kg de enxofre?

1° Passo: observar as equações e conferir o balanceamento.

→ observando cada etapa e contando os átomos antes da seta/reação (reagentes) e depois da seta/reação (produtos), podemos verificar que em todas as reações as quantidades de átomos de reagentes são iguais às quantidades de átomos nos produtos; porém, na segunda etapa há um coeficiente estequiométrico fracionário. Para retirar essa fração, devemos multiplica-la por 2, porém como as três reações fazem parte de um processo único, devemos multiplicar todos os participantes por 2, resultando:

1ª etapa: 2S + 2O₂ → 2SO₂
2ª etapa: 2SO₂ + 1O₂ → 2SO₃
3ª etapa: 2SO₃ + 2H₂O→ 2H₂SO₄

2° Passo: obter a reação global do processo

→ cortar os participantes que estão em lados opostos (reagentes e produtos), podem ser cortados porque se aparece como reagente e produto, significa que será consumido e produzido no processo.

3° Passo: somar o que restou.

4° Passo: calcular a massa molar do enxofre e ácido sulfúrico

S = 32g/mol

H₂SO₄ = 1g x 2 + 32g + 16g x 4 = 98g/mol

5° Passo: transformar a massa de enxofre (100 kg) para gramas

100 kg = 100.000g de enxofre

6° Passo: usar a equação do processo global para correlacionar o enxofre com ácido sulfúrico.

Da equação:      64g de S (2 mols)  →  196g de H₂SO₄

                               100.000g enxofre →  X

                                          X = 306.250g ou 306,25 kg de Ácido Sulfúrico produzidos.

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Dr. Kimio - Caso específico: Rendimento

O rendimento de um reação indica qual a quantidade de produto foi produzida realmente. Utilizando a equação química balanceada, temos a proporção entre os participantes da reação (reagente e produtos), mas ela indica uma situação ideal, isso é, na qual todos os reagentes são completamente consumidos e no final há apenas produtos.

Tal situação ideal não acontece na realidade devido a vários fatores, dentre eles: erros operacionais (na execução da reação), baixa qualidade dos reagentes (reagentes impuros).

Normalmente, a maioria das reações químicas não ocorre de forma ideal.

Questão: Qual o rendimento da reação a seguir (sem excesso de reagentes) na qual a queima de 10g de álcool produziu 13g de dióxido de carbono?

1º) calcular a massa molar do gás carbônico e álcool etílico;

 CO₂: 12 + 16 x 2 = 44 g/mol (cada 1 mol de CO₂ tem massa de 44 g)

 C₂H₆O: 12 x 2 + 1 x 6 + 16 = 46 g/mol (cada 1 mol de C₂H₆O tem massa de 46 g)

2º) Utilizar a equação balanceada para verificar qual a relação entre as dois participantes;

Da equação temos que quando reage 1 mol de C₂H₆O são formados 2 mols de CO₂.

3º) Montar regra de três com as quantidades;

                  46 g C₂H₆O (1 mol)  → 88 g CO₂ (2 mols)      {Proporção dada pela equação balanceada}

                  10 g C₂H₆O              →  X                                {Dado do problema}

                                                     X = 19,1 g de CO₂ são formados.

No cálculo do rendimento, comparamos a quantidade do reagente (álcool) com a quantidade de produto formada (gás carbônico). Na regra de três acima, na primeira linha está indicada a proporção da equação química balanceada, ou seja, a quantidade ideal da reação. Na linha de baixo colocamos a quantidade de reagente usada para iniciar a reação e fazendo a conta encontramos que deveriam ter sido formados 19,1g de gás carbônico (quantidade ideal).

Obs.: por que colocamos o X no lugar do produto se foi informado que há 13g produzidos? Porque a pergunta refere-se ao rendimento, isto é, quantidade de produto que realmente foi produzida e deve ser comparada com o valor teórico.

Foi informado que houve formação de 13g, desta forma fazemos uma regra de três para determinar qual o rendimento, isso é, a porcentagem formada:

19,1 g de gás carbônico    → 100% (rendimento teórico, máximo)
13,0g de gás carbônico → X        (rendimento real a ser calculado)
                                           
                                          X = 68,1% de rendimento.

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Dr Kimio - Resolvido - ENEM 2016 - Dia 1

Resolução comentada das questões de Química do ENEM 2016

1° DIA - PROVA BRANCA

Resposta: C

A água é polar, isto significa que ela se mistura com a parte Polar do tenso ativo (representado pelo círculo preto) e não se mistura com a parte Apolar (representado pela linha ondulada), assim o círculo preto ficará em contato com a água (exclui-se a figura B) e a linha ondulada ficará acima da água (como acontece quando colocamos óleo na água, ele não fica dentro da água, mas acima) restando dentre as opções a figura C.

Resposta: D

Na testosterona o grupo X é representado por OH (hidroxila) que é um grupo polar, isto significa que sua afinidade com substâncias apolares não é bom. Ao trocar o grupo OH no composto 1 e 2, retira-se um grupo polar, diminuindo a polaridade da estrutura e, consequentemente, aumenta-se a lipofilia (solubilidade em compostos apolares).

Resposta: D

Para neutralizar os gases que causam a chuva ácida, precisamos desoluções básicas ou seja que liberam íons OH- 

Depois de escolher a solução básica (que contém OH), que poderá ser: piridina, metilamina e hidrogenofosfato de potássio; escolhemos a reação que apresenta a maior constante de equilíbrio: solução de hidrogenofosfato de potássio.

Maior constante de equilíbrio significa que na proporção produto/reagente há maior quantidade de produto (OH que nos interessa para a reação está no produto), assim o maior valor de constante de equilíbrio indica dentre as opções qual possui mais OH disponível para a reação.

Resposta: D

O fenômeno em questão representa as Mudanças de Estado Físico, sendo a diferença entre os estados físicos (sólido, líquido e gasoso) a distância entre as partículas (sólido - muito próximas, líquido - maior grau de liberdade em relação ao sólido - e gasoso - maior espaçamento possível entre os constituintes).

Resposta: B

Resposta: A

Questão de radioatividade (meia vida do Carbono 14). O carbono 14 é o único emissor natural e é  usado para determinar a idade de múmias e animais fósseis. Esse cálculo poderá ser feito pela relação entre C-14 e C-12. Com o passar do tempo o Carbono 14 vai diminuindo, pois é um elemento radioativo e sofre decaimento.

Resposta: C

A técnica em questão é "Arraste a vapor", na qual o vapor extrai e arrasta a essência.

Resposta: D

Tanto o carvão quanto o benzeno são substâncias Apolares, assim, a única interação entre eles é Dipolo induzido - dipolo induzido.

Resposta: A

Resposta: B

Para calcular a DDP (Diferença de Potencial) que a reação fornece, faz-se a conta:

DDP = Potencial do Cátodo - Potencial do Ânodo.

Como se trata de uma reação espontânea de geração de corrente elétrica (no texto temos o termo "Bateria"), para obter o valor de DDP, usa-se a regra: Na reação espontânea, inverte-se o menor potencial e somam-se os valores. Entre os valores 0,8V e -0,3V, o menor é -0,3V, intertendo-se obtemos: 0,3V.

DDP = 0,8V + 0,3V = 1,1V (ou DDP = 0,8V - (-0,3V) usando a fórmula acima) 

Então para obter 4,4V precisamos de 4 células em série (1,1 + 1,1 + 1,1 + 1,1 = 4,4V).

Resposta: D

1) Observar é se a reação está balanceada. Neste caso já está balanceada.

2) calcular as massas molares do metanol, brometo de metila e hidróxido de sódio:

metanol: 1C + 4H + O = 12g + 4x1g + 16g = 32g/mol

brometo de metila: 1C + 3H + 1Br = 12g + 3x1g + 80g = 95g/mol

hidróxido de sódio: 1Na + 1O + 1H = 23g + 16g + 1g = 40g/mol

3) Avaliar quem é o reagente limitante, pois a reação pára quando este reagente é totalmente consumido.

Observando as quantidades fornecidas, 142,5g brometo de metila e 80g de hidróxido de sódio, podemos concluir que o reagente limitante é o brometo de metila (142,5g equivale a 1,6 mols) e o reagente em excesso é o hidróxido de sódio (80g de hidróxido de sódio equivalem a 2 mols).

4) Cálculo do rendimento:

A equação nos diz que 1 mol brometo de etila reage produzindo 1 mol de metanol, como 1 mol de brometo de etila tem massa 95g e 1 mol de metanol tem massa 32g, utilizamos esses valores de massa numa regra de três para calcular qual seria a quantidade formada se a reação tivesse rendimento de 100%, ou seja, se os 142,5g reagissem totalmente:

     95g de brometo de etila ____ 32g de metanol

142,5g  de brometo de etila ____ Xg de metanol

                      X = 48g de metanol

Se tivessem sido formados 48g de metanol, o rendimento seria 100%, ou seja, todo o reagente foi transformado em produto; como o valor experimental obtido foi 32g, significa que nem todo o reagente se transformou em produto pois estava impuro.

48g de metanol ____ 100% de rendimento

32g de metanol ____ Y % de rendimento

                      Y = 66,7% de rendimento.

Resposta: D

O milho tem amido em sua composição, que é um açúcar de cadeia longa. Ao sofrer hidrólise, o amido é quebrado em partes menores chamadas monômeros, que neste caso são moléculas de glicose que são utilizadas pelas leveduras.

Resposta: C

Na reação do carbonato de bário (BaCO3 ) com ácido clorídrico (HCl) temos formação de um sal solúvel chamado de  Cloreto de Bário (BaCl2).

BaCO3 + 2HCl → H2O  +  CO2  +  BaCl2

Como o BaCl2 é sólido ele aparecerá no filtro.

Na reação com ácido sulfúrico (H2SO4) produziremos um sólido branco de sulfato de Bário que é um sal insolúvel

BaCl2  +  H2SO4  → BaSO4  +  2HCl

Resposta: E

O Bombical apresenta Isomeria Geométrica Cis-Trans (presença da Ligação Dupla com dois ligantes diferentes em cada extremidade da dupla ligação).

Resposta: B

Resposta: B

A quantidade de solvente (álcool) presente na mistura não é suficiente para que a água consiga remover a mistura do gás de pimenta, assim, a mistura oleosa do gás de pimenta não pode ser solubilizada pela água (não é possível remover utilizando água).

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Dr Kimio - Ferramenta

Esta parte contém conhecimentos estudados em outras disciplinas que são utilizadas na Química, como Ferramentas.

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