MÓDULO 1 – Estrutura Atómica.
Tabela Periódica. Ligação Química.
APONTAMENTOS
Introdução
A que perguntas procura responder a Química?
A Química, como ciência, é razoavelmente recente, datando do início do séc.
XVII os primeiros trabalhos que a distinguem da Alquimia1, mas algumas das questões
a que esta ciência se propõe responder já inquietavam os sábios e filósofos desde há
muitos séculos.
Essencialmente as grandes questões da Química são:
- De que são feitas as coisas? De que são feitos os materiais à nossa volta? e
- Como é que as coisas se alteram? Como se transformam os materiais e
substâncias?
Ao longo do nosso estudo, nestes dois anos, vamos aprofundar alguns
conhecimentos já adquiridos no ensino básico, nomeadamente sobre a constituição da
matéria, a tabela periódica dos elementos e misturas de substâncias – indo ao encontro
da primeira grande questão referida; e vamos estudar reacções químicas e compostos
orgânicos e sua transformação – indo ao encontro da segunda grande questão.
Comecemos pois por rever alguns conceitos essenciais, e que por vezes são
confundidos. Esses conceitos que são utilizados pelos químicos para caracterizar a
constituição da matéria são: elemento, átomo, molécula, ião, substância elementar,
substâncias compostas.
Como classificamos cada um dos seguintes exemplos?
H
Na+
Al3+
He
SO42C2H5OH
O2
Cl2
Al
ClNH3
O
Li
C12H22O11
O22-
O3
H2SO4
Mg2+
H2
H+
NH4+
Fe
O2NaCl
H2O
H2O2
S8
Quadro 1 – Exemplos de fórmulas químicas
Os símbolos H , Al , Li, Fe , He e O representam átomos, pois correspondem
apenas a um átomo só, que não está ligado a nenhum outro átomo, e com carga eléctrica
total igual a zero2. Cada átomo é assim representado apenas pelo símbolo químico do
elemento respectivo. Um átomo é a porção mais pequena de matéria que ainda possui as
1
Pode ser interessante procurar informação sobre Jean Baptiste Van Helmont e sobre Robert Boyle, para
saber mais sobre o “nascimento” da Química enquanto ciência.
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Relembremos que um símbolo químico é uma letra maiúscula apenas, ou uma letra maiúscula seguida
de uma letra minúscula, ou em casos excepcionais que correspondem aos elementos de números atómicos
mais elevados uma letra maiúscula seguida de duas minúsculas. Assim HF é diferente de Hf; HF é
formado por um átomo do elemento de símbolo H – o hidrogénio, e um átomo do elemento de símbolo F
– o flúor; Hf é o símbolo do elemento háfnio.
1
propriedades de um certo elemento. Veremos adiante que alguns destes símbolos
representam também as fórmulas químicas de certas substâncias elementares.
As fórmulas O3 , H2 , H2O , C2H5OH , C12H22O11, H2SO4 , H2O2 , O2 , NH3,
NaCl , S8 e Cl2 representam moléculas. As moléculas são constituídas por pelo menos
2 átomos ligados entre si. Algumas moléculas são formadas por um pequeno número de
átomos, outras por um número grande, de que é um exemplo a sacarose (C12H22O11) que
possui 45 átomos. Mas podem existir moléculas com milhares de átomos, como por
exemplo uma molécula de DNA (ou ADN) de que já ouvimos falar nos meios de
comunicação. As moléculas com tantos átomos chamam-se macromoléculas. Outros
exemplos de macromeléculas são as proteínas e a celulose.
Se olharmos com mais atenção para o conjunto de moléculas seleccionadas do
quadro 1, podemos reparar que algumas são constituídas por átomos de apenas um
elemento. Chamam-se, por isso, moléculas de substâncias elementares. Assim, O3 e
O2 são as fórmulas de duas substâncias elementares de oxigénio, mas não correspondem
ao elemento oxigénio. São duas substâncias diferentes, com propriedades diferentes
entre si, e com propriedades diferentes do elemento oxigénio; chamam-se
respectivamente ozono e oxigénio. Portanto, existe o elemento oxigénio – que é o
conjunto de todos os átomos com as propriedades específicas deste elemento; existem
os átomos de oxigénio – que podem entrar na composição de muitas moléculas e tomar
parte em reacções químicas; e existe a substância elementar chamada oxigénio – que é
constituída por dois átomos do elemento oxigénio ligados entre si e que à temperatura
ambiente é um gás. É frequente haver substâncias elementares com o mesmo nome dos
elementos (como o hidrogénio, H2 , o enxofre, S8 e o cloro, Cl2 ) porque foram, para
cada caso, as primeiras substâncias elementares estudadas, mas pode haver outras
substâncias elementares com nomes que diferem do nome do elemento (como o ozono).
As restantes moléculas seleccionadas são moléculas de substâncias compostas
ou compostos, porque são constituídas (compostas) por átomos de pelo menos 2
elementos diferentes. Assim, a água, H2O, o etanol ou álcool etílico, C2H5OH, a
sacarose, C12H22O11, o ácido sulfúrico, H2SO4 , o peróxido de hidrogénio ou água
oxigenada, H2O2 , o amoníaco, NH3 e o cloreto de sódio, NaCl são compostos. As
moléculas, tal como os átomos, têm uma carga eléctrica global igual a zero, quer dizer
são electricamente neutras. Este aspecto é evidenciado pela ausência de qualquer sinal +
ou - junto à fórmula química.
Os restantes exemplos apresentados no quadro 1 são iões. Os iões são espécies
químicas com carga eléctrica global diferente de zero. Se a carga total é positiva os iões
chamam-se iões positivos ou catiões, e significa que perderam electrões relativamente
ao átomo ou molécula que lhes deu origem (ou que com a mesma fórmula química
teriam carga total igual a zero). Se a carga total é negativa os iões chamam-se iões
negativos ou aniões, e significa que ganharam electrões relativamente ao átomo ou
molécula que lhes deu origem. Por outro lado, quanto à composição em termos do
número de átomos, os iões podem chamar-se iões atómicos se derivam de apenas um
átomo, ou iões moleculares se derivam de uma molécula.
Assim:
- o ião sulfato, SO42- , é um anião molecular, com 2 electrões em excesso;
- o ião sódio, Na+ , é um catião atómico, com falta de 1 electrão;
- o ião cloreto, Cl- , é um anião atómico, com 1 electrão em excesso;
- o ião hidrogénio, H+ , é um catião atómico, com falta de 1 electrão;
- o ião óxido, O2- , é um anião atómico, com 2 electrões em excesso;
2
- o ião alumínio, Al3+ é um catião atómico, com falta de 3 electrões;
- o ião peróxido (ou superóxido), O22- , é um anião molecular, com 2 electrões em
excesso;
- o ião magnésio, Mg2+ , é um catião atómico, com falta de 2 electrões;
- o ião amónio, NH4+ , é um catião molecular, com falta de 1 electrão.
Adaptado de:
Lucinda S. Mendonça,
Marta Duarte Ramalho
(1997) Jogo de Partículas Química 10º ano, Texto
Editora, Lisboa, p. 10-12.
Vejamos agora alguns exemplos de fórmulas químicas de substâncias
elementares:
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Fig.1
Fig.3
Fig.2
Fig.4
Como já tinha sido referido, por vezes o símbolo químico de um elemento também pode
representar uma substância elementar cujas partículas mais pequenas são átomos isolados (caso
do hélio) ou substâncias elementares constituídas por um número grande e indefinido de átomos
de um só elemento (é o caso dos metais como o ferro, o lítio, etc. e é o caso de substâncias que
apresentam uma estrutura cristalina como o diamante).
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