Química na Abordagem do Cotidiano: Química Geral e Inorgânica

409 Pages·2006·49.921 MB·Portuguese

by  Francisco M. Peruzzo (Tito), Eduardo L. Canto

Francisco miragaia Peruzzo
Licenciado em Química pela Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Araraquara.
Professor de Química em escolas de ensino médio.
Eduardo Leite do Canto
Licenciado em Química pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).
Doutor em Ciências pelo Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas.
Professor de Química em escolas de ensino médio.
Química
na abordagem do cotidiano
Volume
1
Química Geral e Inorgânica
Componente curricular: QuímiCa
4a edição
São Paulo, 2006
Frontis PNLEM_Quimica Canto 1 LA.indd 1 22/03/2010 10:43:45
Título original: Química na abordagem do cotidiano
© Francisco Miragaia Peruzzo, Eduardo Leite do Canto 2006
Coordenação editorial: Rita Helena Bröckelmann
Edição de texto: Luis Fernando Furtado (coordenação), Renata Rosenthal e
Rebeca Yatsuzuka
Assistência editorial: Josy Malone Simões Gomes, Maria Angélica Moreira
Fernandes, Fabiana Asano
Consultoria didático-pedagógica: Anna Canavarro Benite
Coordenação de design e projetos visuais: Sandra Botelho de Carvalho Homma
Projeto gráfico: Marta Cerqueira Leite, Ulhôa Cintra Comunicação Visual e
Arquitetura Ltda.
Capa: Everson de Paula
Fotos: Rolo de arame de cobre. © Ken Davies/Masterfile; Utensílios de
cobre. © Photocuisine/Corbis-Latinstock
Coordenação de produção gráfica: André Monteiro, Maria de Lourdes Rodrigues
Coordenação de arte: Wilson Gazzoni Agostinho
Edição de arte: Wilson Gazzoni Agostinho
Editoração eletrônica: Setup Bureau Editoração Eletrônica
Coordenação de revisão: Elaine Cristina del Nero
Revisão: Afonso N. Lopes, Ana Maria C. Tavares, José Alessandre da Silva Neto,
Viviane T. Mendes
Coordenação de pesquisa iconográfica: Ana Lucia Soares
Pesquisa iconográfica: Camila D’Angelo, Flávia Aline de Morais, Maria Magalhães
Coordenação de bureau: Américo Jesus
Tratamento de imagens: Evaldo de Almeida, Fabio N. Precendo
Pré-impressão: Helio P. de Souza Filho, Marcio Hideyuki Kamoto
Coordenação de produção industrial: Wilson Aparecido Troque
Impressão e acabamento:
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
(Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)
Peruzzo, Francisco Miragaia
Química na abordagem do cotidiano / Francisco
Miragaia Peruzzo, Eduardo Leite do Canto. —
4. ed. — São Paulo : Moderna, 2006.
Obra em 3 v.
Conteúdo : V. 1 Química geral e inorgânica —
V. 2. Físico-química — V. 3 Química orgânica
Bibliografia.
1. Química (Ensino médio) I. Canto, Eduardo
Leite do. II. Título.
06-5801 CDD-540-7
Índices para catálogo sistemático:
1. Química : Ensino médio 540-7
Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.
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2010
Impresso no Brasil
1 3 5 7 9 10 8 6 4 2
Apresentação
Este livro, fruto de vários anos de trabalho e de pesquisa, integra uma coleção
em três volumes destinada ao ensino de Química no Ensino Médio. A obra pretende
auxiliar o aluno a compreender conceitos, aprimorar o letramento científico e de-
senvolver competências científicas desejáveis a qualquer cidadão.
Cada capítulo se inicia com uma foto relacionada ao tema, seguida de uma lista dos
principais conteúdos conceituais nele abordados. A imagem de abertura muitas vezes tem
relação com o dia a dia, de modo a propiciar um ponto de partida motivador e instigar
o desejo de aprender uma ciência extremamente vinculada à realidade. Na segunda
página do capítulo, a atividade em grupo denominada O que você pensa a respeito?
permite um debate acerca das concepções prévias dos estudantes sobre assuntos liga-
dos ao capítulo. Também nessa segunda página encontra-se o texto organizador Pare e
situe-se!, no qual se comenta a relação do capítulo com o que já foi estudado e/ou sua
inserção na Química e sua importância.
No desenvolvimento dos conteúdos ao longo dos capítulos, nesta nova edição, mo-
Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. dfdEsvcoexoêiifviremn i ecriuccnra eílstcçcoiaiilrõtgoiseoze somarss e ad eaefgdomo ninisõrct oaiaseeomevdsmnag aa bsu r.i r ecsisaOd.alia tsalOusiislz seaeseaeiç rxdt eõaêeeassem/srs.scoe. , Eínu pcAmlc eio ociusaarso tii amsismflp ioeszeaorãlatara oaçetbm ã acrioonere reav msadfetiadsue ra,aaia drgisal mio.o ozsc aart radeglio tmoeeégsnmrao,is o, ca(e dofpdsuontóoatatso(sbea sumes), e mleeppçcs lrõabqeoenrlufos edie:ncs omEsot oxe aoedrrs(-sre,rac e ví)dtcl.eeai ioasoOçtsgõri sbireea asuas mse ldeea ianp rcaescoip osidae lnidtiecsacmaa .iess)r
Reprodução proibida. Art. 184 do Código aIlncvenoipaipftc louliaêAicrrnp msaapaplç?eierceõ ne-pacsessçrteas ooeã stas poone r ibrcocdeerni leaseaeop mcsasletiuó oai Qtoagbnosu iaet,c í ridlmaqnaesoufbci ocsieoama rà lumf,hse e a osdcanou hçete aoõfasmi c e npdco sargae beladr edslu iaoergop tnucaasoçat çsc ra põncaa íeaispnte s uíosni tnlic utottcoíulf,eooim acrptsçpair. dõa sroAe, eip avstàsoin a,sda ç rontmacãi av isocoo iãdo pnddotaeaea idrda rscanep ie iaasnrrpne sefd çatoslaoiãe.rn mmonAshe t adaasaçsedçedã çõd aoorãe e esdVos lpanao aResçcape sêõ caqrn eoeevuosnnsa ivetsiclneaianeen t tp esedoae çrs dedçqõuuaãuiea ssoaess-,
prévias, sua reformulação e a percepção do aprendizado realizado.
Novos mapas conceituais foram acrescentados para encadear conceitos relevantes.
Entre eles, mapas de página inteira constituem a nova seção Estabeleça conexões, inserida
ao final de diversos capítulos e que trata das relações entre conceitos fundamentais da
Química. Ao final do livro, outro mapa conceitual de página inteira oferece uma possível
visão geral dos principais temas do volume.
Como nas edições anteriores, procuramos primar pela linguagem correta e acessível,
mantendo sempre o necessário rigor na exposição de fatos, conceitos, definições, prin-
cípios, leis e teorias. Grande esforço foi realizado na busca de dados corretos e para que
as convenções científicas em vigor sejam sempre seguidas na obra.
Agradecemos aos professores que nos têm honrado com o uso desta obra em suas
edições anteriores e, com muita satisfação, apresentamos esta nova edição, cujo objetivo
continua sendo o de tornar eficiente e prazeroso o ensino e o aprendizado da fantástica
ciência que é a Química.
Os autores
Estrutura dos capítulos deste livro
Na abertura do capítulo apresenta-se
um resumo dos principais conteúdos
a serem abordados.
Todo capítulo inicia-se com uma foto
com o objetivo de contextualizar o
assunto que será tratado.
Eastitvei dícaodnees eampa grerucpe oe msã os eoçpõoerst unnaass .quais Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.
UDimscau taat icvoidma dsee uesm c oglerugpaso aisn irceilaa çoõ ecsa epnítturelo a. Código
Química e a imagem mostrada. Art. 184 do
Reprodução proibida.
Um texto no começo de cada capítulo trata do
tema abordado em termos gerais, fazendo co-
nexões com o cotidiano ou temas estudados em
outros capítulos. As atividades estão divididas em duas seções: Exercícios
essenciais, que permitem uma fi xação imediata do assunto
trabalhado, e Exercícios adicionais de aprofundamento.
Fotografias são amplamente
utilizadas para contextualizar
os assuntos tratados e ilustrar
aspectos experimentais.
Avisos de
segurança
alertam
sobre perigos
potenciais no
manuseio de
Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Oudtpemaeosrf raaiicn avfaia,aç pcarõiiípleteiludtisacla,or adre cseçaqe aoõ uasdgemiãpeepsor pn aeqc tlmnouepedtsameei iddnerzemri taaoongnesste .aaacmsçdo õ.eone tsde sin pcddoaoasr
Reprodução proibida. Art. 184 do Ncpcaeloepit teíuatnura cilnsoeo sre r,cna vavmodoecelvnêren téono mdd ueoom utai m vdtaeo cdmsa opáp oatíit scuisnalíovt ee eormipus rcmqeoutaaneprjs uaetãns c otcoo.o mdne--
Reavalie e,
quando for o
caso, reformule
suas respostas
dadas à
atividade de
abertura do
capítulo.
Textos dos autores, de jornais de circulação
nacional, de agências de notícias e de livros
de divulgação científi ca são utilizados nessa
seção de leitura. Atividades sobre o tema se-
guem a leitura.
Sumário
Capítulo 1 – Introdução ao estudo da Química .........08 Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica .............78
1. Aprender Química para o exercício da cidadania ... 10 1. A natureza elétrica da matéria ................................. 80
2. Os vários aspectos da Química ............................... 11 2. Modelo atômico de Rutherford ................................ 81
3. Breve panorama histórico ........................................ 13 3. Íons ......................................................................... 89
Informe-se sobre a Química – A Química é dinâmica .... 15 Informe-se sobre a Química – O que é nanotecnologia? 93
Exercícios essenciais: 83, 87, 91
Capítulo 2 – Substâncias químicas .............................17 Exercícios adicionais: 84, 88, 92
1. Mudanças de estado físico ...................................... 19
2. Curva de aquecimento e curva de resfriamento ....... 19 Capítulo 6 – Noção mais detalhada da estrutura
atômica ..................................................96
3. Ponto de fusão (PF) e ponto de ebulição (PE) ........... 20
4. Previsões a partir dos valores de PF e PE ................. 20 1. Espectros atômicos .................................................. 98
5. Matéria .................................................................... 23 2. Modelo atômico de Bohr ......................................... 100
6. Densidade ............................................................... 25 3. Algumas aplicações do modelo de Bohr .................. 101
7. Substâncias químicas .............................................. 29 4. Modelo de subníveis de energia .............................. 104
I“E1EEn89esxx0ftx..ee.oa trrrbrccaSPMmeííiuccrlreoaeii boov-tcçsesisseaterr âst iea ucsnassdooodicssisnebeic adnseidrso”eexce n. p õi .alasa.uae e.iiQb.ssrsp.a :o:. au ..s2r2..r í..aa×1m2..t..ç, ó,.. mi ..ã2cr2..o..i5ai8..os .. ,(,..t – f ..ue2r3.. a ..rD8s4..ac..e,,..esi ..go 3s4...u...nt33...ir...al,...aa m...4n...ç...2ãçe......ona...... :t....o ....a....).... ....ad........re....t.... e....m.... ....d....i....se....t.... u.... ....r....a........s.... ..... 3443307495 C apí IrEEEtne12sxxuvft..eeoa orrlbrccloECmueíísccc loete7iiirnoo-oçu sfissna–te ug oea cAusrsduaoosri anebcBtdçaneiriaoãeoxbc no lõtieaoaaa e lebigiQassslie :e :a ul .pt1 a1..rí..e0 ôm0..p..r3n4..eii..,ic,..ór c ..1ai1..daó.. 00.. –id..e7c7.. i.. P,ac,..t ..ara1 1..odb.. 0.0..te...oe9.9..l...ísa...n ... ...eap...... le...fle...r...umi...ó...o...de...r...ein...c...st...ac...o... e....s....n.... .....t.....e..... .................................. 111111121135202 Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.
Capítulo 3 – I ntrodução ao conceito de reação química 48 3. Algumas propriedades periódicas dos elementos ..... 128 Código
1234567....... OERRSOAxuee Lebcaacemogçsoiteõnn âpdneccnlaotseece isidiCstt aoo deoes e nd ddsp seierermee coreraoepdvlçeamaluãemççtopsoãã e oos×oqn s .uqitds.ço.íuua.mã .b íq.oMm.isu.c t..iâíaa..cm..ns ...a...sci... ac....i....,ao.... ....sd,.... ....ecs....e.... o....Lg....ma....u....v....pn....o....od....i....sso....it.... ea....B....rs.... o ............y............l......e............ ..................... 55555550145788 C apíIdEEEtnsxxauftee oatrrlabrccobmeíícce lee8iilooa-ç s ssa–ep ea e cssdLroosiiinóebcgnediraoexciçcn õiaõaaae i ieQssms :s: u . o11.qí.d1m2.u.e70.ií.r,cm,.n .1a1.a.i 22. –c..46.. a..B,,..s ..r11.. e..i33..nv..23..et..e ..h..r..i..as....tt..óô....r..mi..a.... i..c....a....s.... ................................ 111433059 Reprodução proibida. Art. 184 do
8. A Lei das Proporções Constantes, de Proust. ............ 59 1. Os três tipos de ligação química interatômica ......... 142
Informe-se sobre a Química – Antoine 2. Os gases nobres e a regra do octeto ........................ 143
Laurent Lavoisier ............................................................. 62 3. Ligação iônica ......................................................... 144
Exercícios essenciais: 54, 57, 60 4. Ligação covalente ................................................... 150
Exercícios adicionais: 61 5. Ligação metálica ..................................................... 156
6. Comparando as substâncias iônicas,
Capítulo 4 – Do macroscópico ao microscópico: moleculares e metálicas .......................................... 158
átomos e moléculas ...................................64 Informe-se sobre a Química – Por que algumas
substâncias conduzem corrente elétrica e outras não? .... 161
1. A Teoria Atômica de Dalton..................................... 66
Estabeleça conexões ...................................................... 163
2. Reformulação do conceito de elemento.
Exercícios essenciais: 148, 154, 158
Distinção entre elemento e substância simples ........ 68
Exercícios adicionais: 149, 156, 159
3. Equação química ..................................................... 71
4. Explicação para as leis de Lavoisier e de Proust ....... 72
5. Os níveis de trabalho da Química ........................... 73 Capítulo 9 – Geometria molecular e ligações
químicas intermoleculares ...................164
Informe-se sobre a Química – Átomos e moléculas:
entidades de um mundo quase além da imaginação ....... 76 1. Geometria molecular .............................................. 166
Estabeleça conexões ...................................................... 77 2. Polaridade de ligações............................................. 169
Exercícios essenciais: 69, 74 3. Polaridade de moléculas ......................................... 174
Exercícios adicionais: 70, 75 4. Polaridade e solubilidade ........................................ 177
5. Ligações intermoleculares ....................................... 179 5. Quantidade de matéria (n) ....................................... 287
6. Forças intermoleculares e ponto de ebulição ........... 183 6. Constante de Avogadro (N ) .................................... 292
A
Informe-se sobre a Química – Alotropia ......................... 186 7. Massa molar (M) ...................................................... 294
Estabeleça conexões ...................................................... 189 8. Mol e massa molar na determinação de fórmulas .... 298
Exercícios essenciais: 169, 172, 176, 178, 182, 184 Informe-se sobre a Química – Tentando avaliar
Exercícios adicionais: 173, 177, 183, 185 a dimensão da Constante de Avogadro ............................ 305
Estabeleça conexões ...................................................... 306
Capítulo 10 – Condutividade elétrica Exercícios essenciais: 285, 290, 293, 296, 299, 302
de soluções aquosas ..........................190 Exercícios adicionais: 286, 291, 294, 297, 299, 304
1. Algumas soluções conduzem corrente elétrica ........ 192
2. Dissociação iônica e ionização ............................... 192 Capítulo 14 – O comportamento físico dos gases ....307
3. Soluções eletrolíticas e soluções não eletrolíticas .... 194 1. Considerações iniciais ............................................. 309
4. Comparando os comportamentos estudados ........... 195 2. Transformações envolvendo massa fi xa de gás ........ 313
Informe-se sobre a Química – O emprego de 3. Equação geral dos gases .......................................... 328
parâmetros físicos e químicos para a avaliação
4. Volume molar dos gases .......................................... 330
da qualidade de águas naturais ....................................... 199
Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. C apíEE t2134xxu....ee rrlccoCÁBSííccaa oc1iiisinoosde 1css.so. e ..eas–..i sd...t...us .i..Pe.c..a...nir..ç.o...icã...nn...io...aca... ...iidí...ssp...:e:... ...i 11...oá...99...cs...7i8... d...d...o...a...s... ... Q...e...... ...ud......eí...m ...b......ia...c...s...a...e... s......I ....n........o........r........g........â........n........i....c........a........ ........ ......................... 222220010106238 IdEE3n5678sxe4ft....e 5aoa r,brvc OLMDm3eiíãcel4e eieoiiPs9o n-ç dt.rssus.aieo. inr .ed ca.csGs.aoso.ís.d pgáneb..eiasner.o .sexcId. d. odõie.aae.see .iaagQ .ssA.sla : . u....vs3....eoí....1m....sg....2 .....ai.....,c.....d .....3a.....r..... 1o.....–.....6 ...... ......P,...... ......r3......e......2......s......2s............u,...... ......r3......i......z2............a6......ç......,...... ã......3......o......2...... ......d8............e,...... ...... 3......c......3......a......2b............,i...... n......3......e......3............9...... ,333333 343455174131
Código 5. Ácidos, bases e sais como eletrólitos ....................... 228 Exercícios adicionais: 317, 327, 329, 333, 340, 345, 350
Reprodução proibida. Art. 184 do IaEE2E2n6ssxx33ftt.ee27roa rro,,brcc nÓm22eííaccl33xeeuii79ooi-çtds,,assa eo s22 ea c ss34.sd:oo.s 94.idneb.c,,.e neir.22o.fiexc. 44n. nõi.aa37a.ie .iç,,iQ.ss sã. 22:: . ou ..4422.. í..790em0....,6 9.. ni..2,c,.. o ..42a2..m.. 901..–..e81.. ..Hn,,.. ..c22..i..dl11..a..r0t3..óu..,,..x r ..22..ia..d1 1......o37...... ,,...d ...22...e...1 2...l...6í2...t...,i,... o ...22... ...2s2......a15......l,,...v ...2a2......23......53... ,,222 355501 C ap í t1234u.... lo RRRR eeee1llaaaa5ggçç eeõõ–nnee ttAdssee saeesl issqpsmtt ueeerieqqecta uuatcnoiiçoootsõenmm teqeêéésu mttr rraeqii ancc“ugaaitímeissmt npfcauitoutecnimr aveedso mzav a.smo. se.l”e.ux. n..cm..t.e.a.e.s.i.. ss..do ......e ....... ....g.....á.......s........ ............................. 333335757646265
5. Reações que não apresentam rendimento total ....... 378
Informe-se sobre a Química – Mudanças climáticas ....... 382
Capítulo 12 – Algumas reações inorgânicas
Estabeleça conexões ...................................................... 385
de importância ..................................252
Exercícios essenciais: 360, 362, 364, 369, 373, 377, 380
1. Quatro tipos importantes de reação ......................... 254 Exercícios adicionais: 361, 363, 365, 370, 375, 378, 381
2. Reações de deslocamento ....................................... 258
3. Reações de dupla troca ........................................... 265 Mapa conceitual – Química Geral e Inorgânica ...... 386
4. Equações químicas na forma iônica ........................ 273
Informe-se sobre a Química – Aquecendo-se sob as Apêndices
luzes da ribalta ............................................................... 275 A. Tabela de cátions e de ânions .................................. 387
Estabeleça conexões ...................................................... 277 B. Potências de dez e notação científi ca ...................... 388
Exercícios essenciais: 256, 262, 264, 267, 271, 274 C. Algumas unidades, seus múltiplos e submúltiplos ... 389
Exercícios adicionais: 257, 262, 264, 267, 272, 274
Respostas ................................................................. 390
Capítulo 13 – Mol ....................................................278 Siglas de vestibulares ............................................... 397
1. Estabelecendo relação entre massa e quantidade .... 280
Índice remissivo ...................................................... 400
2. Massa atômica de um elemento e massa molecular 283
3. Massa de íons .......................................................... 285 Bibliografi a .............................................................. 405
4. A grandeza quantidade de matéria
e a Constante de Avogadro ...................................... 287 Tabela periódica ...................................................... 408
O
L
O Introdução ao estudo
1
L
U
T
Í
P da Química
A
C
STOCKFOOD/KEYSTOCK Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.
Código
Art. 184 do
Reprodução proibida.
 É comum ouvirmos pessoas dizerem preferir pão sem química. E você, prefere
pão com química ou pão sem química?
Alguns conteúdos importantes:
Linguagem científica como meio facilitador da comunicação
Caráter experimental da Química
Pesquisa pura 3 pesquisa aplicada
A Química relaciona-se a outras Ciências (caráter interdisciplinar)
Breves noções da evolução da Química ao longo do tempo
Distinção entre observações qualitativas e quantitativas
Distinção entre lei e teoria
Noções sobre método científico
8
Introdução ao estudo da Química Capítulo 1
O que você pensa a respeito?
Sondagem de concepções prévias
Resolva em seu caderno
Na lista abaixo estão relacionados alguns termos
s
e conceitos. Indique no seu caderno aqueles que você Ge
a
m
julga que estejam relacionados à imagem e justifique y i
sua escolha. Discuta com seus colegas e apresente as Gett
c/
s
conclusões ao professor. Di
o
ot
h
• reprodutibilidade (de um experimento) P
• pesquisa pura
• pesquisa aplicada
• Alquimia
• teoria
• observações experimentais
 Astronauta Bruce McCandless II em missão da nave
Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. QuímicPa, aFísrieca ,e B iosloigtiua, eM-atsemeá!tica e TAesxttroo ninotmroidau stóãroio e axoe mCcahppallíolteusn lgdoeer Cdaiê NnAcSiaAs ( ENUaAtu), reamis .1 983.
Art. 184 do Código Oalg soAu, bsess oitma an,d tiCvjeoitê ivcnoiêc nniaacstiua rNadlae éstu irgernafeaisr eu nsmtãe om à oa nqdaoutu eorleargzsaa c.n iiêzandcoia sd eq turea btaêlmho pqoure fvinisaali daaod ees teusdtuod daer
Reprodução proibida. ooalambbbjsoebetrieoravnstóa terdeiso o fssae. rn etôifmmic ieaanimso b(sis ie(taonc téeo,sn atnemacbitmuierenantiseto,s s qc) urdieaard onssea jtpauemrelo z pasr,eo rqd huuuezmrid eaosnsso eo),s uc ofreemnpôorm oéd eoun zocisad sosose djeaomms
As Ciências Naturais têm um modo organizado de trabalho que permite a criteriosa
observação dos fenômenos, a interpretação das observações e, em determinados mo-
mentos, a proposição de explicações para os fenômenos.
É difícil apresentar uma definição rápida e simples para a Química. De modo simplis-
ta, podemos dizer que ela é a Ciência Natural que visa ao estudo das substâncias, da
sua composição, da sua estrutura e das suas propriedades. Entre as propriedades das
substâncias que mais interessam aos químicos está a tendência de elas tomarem parte,
ou não, em transformações nas quais novas substâncias são formadas a partir de outras,
denominadas reações químicas.
Assim como as outras Ciências, a Química teve uma evolução histórica até chegar
ao seu estágio moderno e às suas atuais características. Ter noções de história da
Química ajuda a compreender melhor como certos conceitos surgiram e por que seu
surgimento foi importante. Este capítulo introdutório apresenta algumas características
da Química, esboça brevemente sua evolução histórica e comenta, em linhas gerais,
o método científico, que permite a descoberta de leis científicas e a proposição de
teorias.
9