Roteiro e Atividade para os 1ºs anos A e B de Química
Roteiro de Atividades
Professor: Elisabete Gomes de Medeiros |
Área do conhecimento: Ciências da Natureza e suas Tecnologias |
Disciplina: Química |
Séries: 1ºs anos A e B Unidade Temática: Símbolos dos elementos e equações químicas; Balanceamento das equações químicas. Habilidade Prioritária: Representar transformações químicas usando equações químicas balanceadas. Número de aulas a que equivalem: 4 aulas Competências da BNCC: Analisar fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas relações entre matéria e energia, para propor ações individuais e coletivas que aperfeiçoem processos produtivos, minimizem impactos socioambientais e melhorem as condições de vida em âmbito local, regional e/ou global. |
Vídeos explicativos para melhor entendimento do assunto:
https://www.youtube.com/watch?v=XFDGSShy9Ms (Vídeo aula do dia 27/07 do CMSP)
https://www.youtube.com/watch?v=t_1HSjgAdag (Vídeo aula do dia 03/08 do CMSP)
https://www.youtube.com/watch?v=t16TRmjpT5c (Vídeo aula do dia 10/08 do CMSP)
https://www.youtube.com/watch?v=TKEOWch5kXE (Vídeo sobre átomos)
https://www.youtube.com/watch?v=qjjpmI2MTfA (Vídeo sobre Balanceamento)
Observação: Na apostila (Caderno do aluno) esse assunto sobre Sexualidade e Saúde, começa na página 34.
Atividade a ser realizada: (link abaixo para responder as questões)
http://gg.gg/li9ve (Caso não seja encaminhado diretamente para o formulário, basta digitar este link no Google).
Referências:
https://www.youtube.com/watch?v=XFDGSShy9Ms (Vídeo aula do dia 27/07 do CMSP)
https://www.youtube.com/watch?v=t_1HSjgAdag (Vídeo aula do dia 03/08 do CMSP)
https://www.youtube.com/watch?v=t16TRmjpT5c (Vídeo aula do dia 10/08 do CMSP)
https://www.youtube.com/watch?v=TKEOWch5kXE (Vídeo sobre átomos)
https://www.youtube.com/watch?v=qjjpmI2MTfA (Vídeo sobre Balanceamento)
O que é átomo?
O QUE É?
O átomo é uma estrutura (composta por próton, nêutron, elétron, núcleo, níveis, subníveis e orbitais) que forma a matéria.
Átomo é o nome dado ao formador da matéria (tudo aquilo que ocupa espaço e possui massa). Esse nome foi proposto pelos filósofos gregos Demócrito e Leucipo. Elementos químicos, moléculas, substâncias e materiais orgânicos ou inorgânicos são formados por átomos.
Em sua constituição, o átomo apresenta partículas (prótons, nêutrons e elétrons), não sendo a menor parte da matéria. Todavia, sua visualização não é possível. O que se conhece sobre o átomo está relacionado com experimentos físicos, químicos e aspectos matemáticos comprovados cientificamente.
A evolução do conhecimento sobre o átomo fez com que diversas tecnologias fossem desenvolvidas e aperfeiçoadas.
Composição básica de um átomo
Núcleo: região mais densa do átomo e comporta prótons e nêutrons;
Níveis de energia: regiões que envolvem o núcleo e que abrigam subníveis, orbitais e elétrons. Há sete níveis de energia, que são representados pelas letras K, L, M, N, O, P e Q;
Subníveis de energia: são regiões que abrigam os orbitais. Estão presentes em todos os níveis e são representados por letras (s, p, d f). Sua quantidade depende de cada nível: K (possui subnível s), L (possui subníveis s e p), M (possui subníveis s, p e d), N (possui subníveis s, p, d e f), O (possui subníveis s, p, d e f), P (possui subníveis s, p e d) e Q (possui subníveis s e p);
Orbitais atômicos: regiões de maior probabilidade de se encontrar um elétron. Cada subnível apresenta uma quantidade diferente de orbitais: s (um orbital), p (três orbitais), d (cinco orbitais) e f (sete orbitais);
Prótons: partículas positivas (representadas por p);
Mapa Mental: Átomo
Representação de um átomo
A forma mais simples de representar um átomo é utilizando a sigla do elemento químico que ele forma. A sigla Se, por exemplo, representa todos os átomos que formam o elemento químico selênio.
A sigla que representa o átomo ainda pode fornecer duas importantes informações: o número atômico (representado pela letra Z e sempre do lado esquerdo inferior da sigla do átomo) e o número de massa (representado pela letra A, podendo ser posicionado do lado esquerdo ou direito na parte superior da sigla do átomo).
Sigla de um átomo com número de massa e número atômico
Número atômico (Z): indica o número de prótons presentes no núcleo do átomo e o número de elétrons (e) presentes nos níveis de energia.
Fórmula que indica a representatividade do número atômico
Número de massa (A): indica a massa presente no núcleo do átomo, que resulta da soma do número de prótons (p) e o número de nêutrons (n).
Fórmula que indica a representatividade do número de massa
Semelhanças atômicas
Os átomos de um mesmo elemento químico ou de elementos químicos diferentes podem ser comparados quanto ao número de prótons, elétrons, nêutrons e massa, sendo classificados da seguinte forma:
a) Isótopos
São átomos que apresentam:
mesmo número atômico;
mesmo número de prótons;
diferente número de massa;
diferente número de nêutrons;
Exemplo:
Os átomos A e B são isótopos
Os átomos A e B são isótopos porque:
Átomo A apresenta 15 prótons, número atômico igual a 15, 15 elétrons, 15 nêutrons e número de massa igual a 30.
Átomo B apresenta 15 prótons, número atômico igual a 15, 15 elétrons, 20 nêutrons e número de massa igual a 35.
b) Isóbaros
São átomos que apresentam:
diferentes números atômicos;
diferentes números de prótons;
diferentes números de elétrons;
mesmos números de massa;
diferentes números de nêutrons.
Exemplo:
Os átomos C e D são isóbaros
Os átomos C e D são isóbaros porque:
Átomo C apresenta 32 prótons, número atômico igual a 32, 32 elétrons, 23 nêutrons e número de massa igual a 55.
Átomo D apresenta 37 prótons, número atômico igual a 37, 37 elétrons, 18 nêutrons e número de massa igual a 55.
c) Isótonos
São átomos que apresentam:
diferentes números atômicos;
diferentes números de prótons;
diferentes números de elétrons;
diferentes números de massa;
mesmo número de nêutrons.
Exemplo:
Os átomos E e F são isótonos
Os átomos E e F são isótonos porque:
Átomo E apresenta 20 prótons, número atômico igual a 20, 20 elétrons, 20 nêutrons e número de massa igual a 40.
Átomo F apresenta 30 prótons, número atômico igual a 30, 30 elétrons, 20 nêutrons e número de massa igual a 50.
d) Isoeletrônicos
São átomos que apresentam:
mesmo número de elétrons.
OBS.: átomos isoeletrônicos podem apresentar ainda o mesmo número de massa (isóbaros), mesmo número de nêutrons (isótonos) ou mesmo número de prótons (isótopos).
Exemplo:
Os átomos G e H são isoeletrônicos
Os átomos G e H são isoeletrônicos porque:
Átomo G apresenta 16 prótons, número atômico igual a 16, 18 elétrons (o sinal -2 indica que ele possui dois elétrons a mais que o número de prótons), 17 nêutrons e número de massa igual a 33.
Átomo H apresenta 21 prótons, número atômico igual a 21, 18 elétrons (o sinal +3 indica que ele possui três elétrons a menos que o número de prótons), 27 nêutrons e número de massa igual a 48.
Por Me. Diogo Lopes Dias
Representação de um átomo
DIAS, Diogo Lopes. "O que é átomo?"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-atomo.htm. Acesso em 16 de agosto de 2020.
Balanceamento de equações
O balanceamento de reações é um método utilizado em diversas áreas da Química para determinar a quantidade de matéria de cada uma das substâncias participantes da reação, bem como estabelecer as proporções existentes entre os componentes.
Princípios usados para o balanceamento de equações
A lei de conservação das massas, proposta pelo químico francês Antoine Lavoisier, é o fundamento por trás do balanceamento das equações químicas. Durante uma reação química, os átomos participantes não são criados nem destruídos, eles apenas sofrem um rearranjo quando passam de reagentes para produtos.
Por esse motivo, dizemos que a quantidade de átomos antes da reação (reagentes) deve ser igual ao número de átomos no final (produtos), respeitando a Lei de Lavoisier. Quando isso ocorre, a equação química está balanceada.
Para uma reação química estar de acordo com a Lei de Lavoisier, a equação deve estar corretamente balanceada.
Métodos de balanceamento
• Balanceamento por tentativa
Esse método consiste na escolha arbitrária dos coeficientes estequiométricos até que se igualem as quantidades dos átomos de reagentes e produtos.
Para esse método, podemos seguir um roteiro que pode facilitar o balanceamento. Começamos acertando os coeficientes dos metais; depois, dos ametais; em seguida, o hidrogênio e, por último, o oxigênio.
Vamos aos exemplos:
1) Mg + HCl → MgCl2 + H2
Seguindo a regra proposta acima, iniciaremos o balanceamento pelo Mg. Note que sua quantidade, tanto nos reagentes quando nos produtos, é 1. Em seguida, a quantidade de cloro nos reagentes é 1 e, nos produtos, é 2. Então devemos multiplicar o HCl por 2 para igualar as quantidades.
Mg + 2 HCl → MgCl2 + H2
Em relação ao hidrogênio, quando adicionamos o coeficiente ao HCl, acabamos balanceando as quantidades de átomos de hidrogênio, ficando com 2 em cada membro. A equação fica corretamente balanceada da seguinte forma: Mg + 2 HCl → MgCl2 + H2.
2) Al2O3 + HCl → AlCl3 + H2O
Iniciamos o balanceamento pelo Al, multiplicando o AlCl3 por 2 para igualar as quantidades.
Al2O3 + HCl → 2 AlCl3 + H2O
Em seguida, balancearemos o Cl. Note que temos apenas 1 cloro nos reagentes e 6 nos produtos. Para que fique balanceada a quantidade de Cl, devemos multiplicar o HCl por 6.
Al2O3 + 6 HCl → 2 AlCl3 + H2O
O próximo átomo a ser balanceado é o hidrogênio. Nos reagentes, temos 6 H e, nos produtos, 2 H. Atribuindo coeficiente 3 ao H2O, teremos 6 H também no segundo membro. Com isso, a quantidade de oxigênio também ficará igual nos dois membros, e a equação devidamente balanceada é a seguinte:
Al2O3 + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2O
• Balanceamento por oxirredução
Quando o balanceamento envolve reações de oxirredução, podemos usar a transferência de elétrons entre os componentes da equação para facilitar o processo de balanceamento. Para isso, devemos estabelecer a variação do número de oxidação (NOX) dos átomos.
Vamos ao exemplo:
KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
1º passo: Determinar o NOX.
2º passo: Determinar a variação do NOX (∆).
Nesse caso, o Mn sofreu redução, e o Cl sofreu oxidação do NOX.
Para calcular o ∆, multiplicamos o valor da variação pela maior atomicidade dos elementos destacados:
KMnO4: ∆Nox = 5 .1 = 5
Cl2: ∆Nox = 1 .2 = 2
Note que, ao escolher o elemento da oxidação, demos preferência para o Cl2, pois possui maior atomicidade.
3º passo: Inverter os valores do ∆.
Como em uma reação de oxirredução a quantidade de elétrons perdidos e ganhados são iguais, a inversão dos valores do ∆ determina a proporção das substâncias que se oxidaram e se reduziram durante o processo. Portanto, o ∆NOX = 5 será o coeficiente do Cl2, e o ∆NOX = 2 será o coeficiente do KMnO4:
2 KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + 5 Cl2 + H2O
4º passo: Completar o balanceamento por tentativa.
Após determinar o coeficiente de dois componentes da reação, finalizamos o balanceamento pelo método de tentativas:
2 KMnO4 + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl2 + 5 Cl2 + 8 H2O
• Balanceamento pelo método algébrico
No método algébrico, utilizamos equações matemáticas para auxiliar no processo de balanceamento das reações químicas. A resolução dessas equações indica o coeficiente a ser utilizado no balanceamento.
Para balancear a seguinte reação, adotaremos alguns passos:
P2O5 + H2O → H3PO4
1º passo: Atribuir coeficientes algébricos para cada substância.
aP2O5 + bH2O → cH3PO4
2º passo: Encontrar as equações para cada elemento.
Para o fósforo, há 2 átomos nos reagentes, que correspondem ao coeficiente algébrico “a”, e 1 átomo no produto, correspondente ao coeficiente algébrico “c”. Logo, a primeira expressão ficará:
2a = c
Em relação ao oxigênio, há 5 átomos, correspondentes ao coeficiente “a”; 1 átomo, correspondente ao coeficiente algébrico “b”, e, nos produtos, 4 átomos, referentes ao coeficiente algébrico “c”. A expressão ficará assim:
5a + b = 4c
E por último, em relação ao hidrogênio, temos 2 átomos, correspondentes ao coeficiente “b”, e 3 átomos nos produtos, correspondentes ao coeficiente algébrico “c”. A última equação é a seguinte:
2b = 3c
Para resolver as equações, devemos atribuir um valor qualquer para um dos coeficientes. Determinando a =1, teremos o seguinte:
2a = c
2 . 1 = c
c = 2
e
2b = 3c
2b = 3 . 2
2b = 6
b = 3
Substituindo os coeficientes algébricos encontrados, temos a equação balanceada corretamente:
1 P2O5 + 3 H2O → 2 H3PO4
Exercícios resolvidos
QUESTÃO 1 (Esal/MG)
A equação química:
2 Mg(OH)2 + x HCl → 2 MgCl2 + 4 H2O
fica estequiometricamente correta se x for igual a:
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5
Resolução:
Letra D.
Podemos resolver esse exercício igualando as quantidades do hidrogênio ou do cloro. Para o hidrogênio, do lado dos produtos, temos um total de 8 átomos (4 H2O). Para balancear essa quantidade, devemos multiplicar por 4 o reagente HCl, uma vez que já temos 4 átomos de hidrogênio no outro reagente (2 Mg(OH)2).
Ou ainda, para balancear a equação, podemos utilizar o cloro, que tem um total de 4 átomos nos produtos (2 MgCl2). Para que a equação fique corretamente balanceada, devemos atribuir 4 ao valor de x.
QUESTÃO 2 (Unip)
A soma dos menores coeficientes inteiros que balanceiam a equação
Cl2 + NH3 →N2H4 + NH4Cl é:
a) 4
b) 15
c) 21
d) 8
e) 6
Resolução:
Letra D.
Iniciando o balanceamento pelo cloro, observamos que temos 2 átomos nos reagentes e apenas 1 no lado dos produtos. Ao multiplicar o NH4Cl por 2, igualamos essas quantidades.
Cl2 + NH3 →N2H4 + 2 NH4Cl
Em relação ao nitrogênio, nos produtos, temos um total de 4 átomos, portanto devemos multiplicar por 4 para igualar a quantidade de átomos nos dois membros.
Cl2 + 4 NH3 →N2H4 + 2 NH4Cl
Restou apenas o hidrogênio, que já está balanceado com os coeficientes escolhidos nos outros passos (12 átomos de hidrogênio em cada membro).
Somando os coeficientes que balanceiam a equação: 1 + 4 + 1 + 2 = 8.
Por Victor Ricardo Ferreira
Professor de Química
FERREIRA, Victor Ricardo. "Balanceamento de equações"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/balanceamento-equacoes.htm. Acesso em 16 de agosto de 2020.
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