Iões e substâncias iónicas

Iões e substâncias iónicas

Um ião é uma partícula elementar, que deriva de um átomo ou de um conjunto de átomos, mas tem uma carga elétrica positiva ou negativa.

Um ião forma-se quando um átomo ganha ou perde eletrões. Um ião positivo ou catião deriva de um átomo ou de um conjunto de átomos que perdeu eletrões, ficando assim com carga elétrica positiva. Já um ião negativo ou um anião deriva de um átomo ou um conjunto de átomos que ganhou eletrões, ficando assim com carga elétrica negativa.

Uma substância iónica é uma substância constituída por iões positivos e iões negativos, tendo uma carga elétrica nula. Ex: cloreto de sódio (é constituído por iões sódio, iões positivos e iões cloreto, iões negativos).

Na escrita do nome de uma substância iónica, primeiro escreve-se o nome do ião negativo, seguido da palavra de ligação de, e por fim o nome do ião positivo.

Antoine Lavoisier

Antoine Lavoisier

Antoine Lavoisier que viveu entre 1743 e 1794 foi um químico francês e é considerado o pai da química moderna. É distinguido, principalmente, pelo estudo do oxigénio e pela Lei da Conservação da Massa ou Lei de Lavoisier, que diz que numa reação química, a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos de reação.

CH₄ (g) + O₂ (g) - CO₂ (g) +  H₂O (g)

Assim esta equação teria de ser acertada, porque tem nos reagentes 1C, 4H, 2O e nos produtos de reação tem 1C, 2H, 3O.Segundo a Lei de Lavoisier a seguinte equação seria assim:

CH₄ (g) + 2O₂ (g) - CO₂ (g) + 2H₂O (g)

ficando assim nos reagentes com 1C, 4H, 42O e nos produtos de reação com 1C, 42H, 43O

Também se pensa que a frase "Na Natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma", frase que maior parte dos químicos segue.

Átomos e moléculas

Átomos e moléculas

Os átomos são pequenos corpúsculos, sendo as partículas elementares da matéria. Na sua constituição um átomo tem protões (carga elétrica positiva), neutrões (carga elétrica neutra)(no núcleo) e eletrões (carga elétrica negativa)(na nuvem eletrónica). Visto que um átomo tem sempre carga elétrica neutra, na sua constituição o mesmo número de protões e eletrões.

Um átomo tem o nome de um elemento químico consoante o número de protões que tem. O átomo mais simples, que só tem um protão é o átomo de hidrogénio (H). Há átomos de oxigénio (O), carbono (C), azoto (N) e muitos outros que estão representados na tabela periódica dos elementos.

Uma molécula é um conjunto de dois ou mais átomos ligados entre si. Há dois tipos de moléculas: 

• elementares - com átomos de um só elemento químico
• compostas - com átomos de diferentes elementos químicos

Representação de átomos e moléculas

Para representar um átomo de oxigénio, por exemplo, escreve-se O. Para representar dois átomos de oxigénio separados escreve-se 2O, para três 3O e daí em diante. Para representar uma molécula de oxigénio, que é constituída por dois átomos de oxigénio ligados entre si escreve-se O₂ e para duas moléculas de oxigénio 2O₂.

Algumas moléculas

• oxigénio - O₂
• ozono - O₃
• hidrogénio - H₂
• azoto - N₂
• água - H₂O
• dióxido de carbono - CO₂
• monóxido de carbono - CO
• Amoníaco - NH₃
• Metano - CH₄

Soluções ácidas e básicas

Soluções ácidas e básicas

Segundo a basicidade ou acidez de uma solução, esta mesma solução tem um número na escala de pH que vai do 1 ao 14.

Soluções ácidas

As soluções ácidas caracterizam-se por:

1. terem sabor azedo;
2. reagirem com os metais, produzindo hidrogénio;
3. conduzirem a eletricidade;
4. alterarem a cor de certos corantes vegetais.

As soluções ácidas têm um pH menor que 7, sendo que, quanto menor for o pH mais ácida é a solução, ou seja, uma solução com 2 de pH é mais ácida que uma solução com 4 de pH.

Soluções básicas

As soluções básicas caracterizam-se por:

1. terem sabor amargo;
2. serem escorregadias ao tacto;
3. conduzirem a eletricidade;
4. alterarem a cor de certos corantes vegetais.~

As soluções básicas têm um pH maior que 7, sendo que, quanto maior for o pH mias básica é a solução, ou seja, uma solução com 11 de pH é mais básica que uma solução com 9 de pH.

Quando uma solução tem de pH o valor 7 não é ácida nem básica, mas sim neutra.

Como identificar soluções ácidas e básicas
Para identificar o caráter químico de uma solução existem indicadores. Os indicadores mais utilizados são a solução de fenolftaleína e a solução de azul de tornesol. Quando se junta a solução de fenolftaleína a:

• uma solução ácida - fica transparente
• uma solução neutra - fica transparente
• uma solução básica - fica carmim (espécie de rosa)

Quando se junta a solução de azul de tornesol a:

• uma solução ácida - fica vermelho
• uma solução neutra - fica azul-arroxeado
• uma solução básica - fica azul

Reações químicas

Reações químicas

O que é uma reação química?

Uma reação química é uma transformação química, ou seja, uma transformação em que se formam novas substâncias.

As reações químicas são constituídas por reagentes e produtos de reação. Os reagentes são as substâncias iniciais da reação, enquanto que os produtos de reação são as substâncias originadas na reação.

Tipos de reações químicas 

Reações de combustão

Uma reação de combustão origina-se da combinação entre:

• combustível - um material que arde;
• comburente - oxigénio.

Mas apenas esta combinação não é suficiente para haver uma combustão. É ainda necessária energia, à qual damos o nome de energia de ativação.

Numa reação de combustão há, normalmente, grande libertação de calor e emissão de luz. Numa combustão formam-se sempre óxidos.

O que é uma combustão lenta?

Uma combustão lenta é uma reação de combustão sem a presença de chama (por exemplo a respiração celular).

Reações de precipitação

As reações de precipitação caracterizam-se pela formação de um precipitado sólido, a partir da junção de duas soluções aquosas.

O precipitado forma-se devido à insolubilidade de dois dos reagentes e quando se trocam os pares das soluções há uma que não se dissolve:

reagente 1(aq) + reagente 2(aq) - produto de reação 1 (aq) + produto de reação 2 (s)

Transformações dos materiais

Transformações dos materiais

As transformações dos materiais podem ser divididas em transformações físicas e transformações químicas.

As transformações físicas caracterizam-se pela alteração das características de uma substância, mas não se formam novas substâncias.

As transformações químicas caracterizam-se pela formação de novas substâncias diferentes das originais (ex: o aparecimento da ferrugem é uma transformação química).

Como se distingue uma transformação química de uma transformação física?

A grande forma de distinguir estas duas transformações é a formação de novas substâncias, que ocorre nas transformações químicas e não ocorre nas transformações químicas.

Separação de misturas

Separação de misturas

A separação de misturas consiste em separar os vários componentes (substâncias) de uma mistura.

Separação de misturas heterogéneas

Peneiração

A peneiração consiste em usar um peneiro, que tem uma rede onde as maiores substâncias de uma mistura ficam retidas e as outras passam.

Sublimação

A sublimação consiste em aquecer a mistura, sabendo que lá há substâncias que sublimam facilmente (como o iodo e a naftalina). Quando a substância sobe no estado gasoso até ao cimo do recipiente, encontra uma superfície fria e volta a sublimar para o estado sólido. Para este processo é necessário ter uma fonte de calor e a fechar o recipiente em que se insere a mistura, um vidro com cubos de gelo, para que a substância volte a sublimar.

Separação magnética

Este processo utiliza-se para retirar uma substância magnética de uma mistura pelo uso de um íman. Como as outras substâncias não são magnéticas ficam no recipiente e não são atraídas pelo íman.

Decantação

A decantação é utilizada para separar substâncias sólidas de uma mistura líquida (por exemplo água com areia). Utilizam-se dois recipientes, um onde está a mistura inicial e outro onde vai ficar a substância líquida e uma vareta, utilizada para passar a substância líquida de um recipiente para outro.

Decantação em funil

Serve para separar dois ou mais líquidos com densidades diferentes, utilizando um funil de decantação, com uma pequena torneira em baixo. Para separar os líquidos basta apenas abrir a torneira até que o líquido com maior densidade (que fica na camada inferior) sair todo e depois fecha-se a torneira.

Filtração

Este processo é parecido com a decantação, mas tem a utilização de um filtro onde as partículas sólidas ficam presas sem passar para o segundo recipiente.

Centrifugação

A centrifugação separa partículas pequeníssimas que se encontram em suspensão num líquido. É utilizada uma centrifugadora para fazer girar o líquido com uma grande velocidade e devido à força centrífuga as pequenas partículas são projetadas para o fundo do recipiente.

Separação de misturas homogéneas

Cristalização

A cristalização é utilizada para recuperar um sólido cristalino que se encontra dissolvido num líquido. Pode ser realizada pela evaporação lenta de um solvente de uma solução saturada. Nessa evaporação não há grandes alterações de temperatura, obtendo-se os cristais da substância a separar. Quanto mais demorada for essa evaporação de mais qualidade e de maior tamanho são os cristais formados. A cristalização também pode ocorrer por arrefecimento quando a substância que queremos retirar diminui a sua solubilidade, no solvente, com a diminuição da temperatura.

Ebulição do solvente

Serve para separar uma solução formada por um sólido e um líquido (por exemplo uma solução aquosa de cloreto de sódio, ou seja, água salgada) utilizando a ebulição da substância líquida como processo de separação.

Destilação simples

Este processo físico de separação consiste em ebulir uma solução no estado líquido, e mais tarde condensar a substância que se encontra no estado gasoso para a obter no estado líquido. A substância com menor ponto de ebulição evapora-se e segue pelo condensador onde vai voltar ao estado líquido.

Destilação fracionada 

A destilação fracionada é semelhante à destilação simples, mas utiliza-se uma coluna de fracionamento.

Nessa coluna os líquidos com menores pontos de ebulição ficam nos patamares mais altos e as com maiores pontos de ebulição ficam nos patamares mais baixos.

Cromatografia

Este processo é usado quando há pequenas quantidades da amostra da mistura e as substâncias que a constituem têm diferentes capacidades de se fixar (adsorver) num material sólido. Pode ser utilizada para separar substâncias de diferentes cores.