Ciências Fisico-Químicas


Tabela de Conteúdos

Química de 8º ano
Acidez e basicidade de soluções
Reacções químicas e físicas
Dureza das águas
Formação de estalactites e estalagmites
Os estados físicos da matéria
Tipos de substâncias

Física de 9º ano
Introdução às forças
1ª e 2ª Leis de Newton
3ª Lei de Newton
Pressão aplicada num corpo
Circuitos eléctricos
Grandezas relativas à corrente eléctrica
Ímanes e campos magnéticos
Ørsted: magnetismo e electricidade

Química de 9º ano
O modelo da nuvem electrónica
A Tabela Periódica
Ligações covalentes
Formação de iões
Ligação metálica
Mel é Para Burros Penteados

Acidez e basicidade de soluções

As soluções são ácidas se tiverem nelas dissolvidas substâncias designadas por ácidos. Geralmente, têm um sabor azedo, conduzem a corrente eléctrica, corroem alguns metais, reagem com o carbonato de cálcio libertando dióxido de carbono. Soluções básicas ou alcalinas têm em si dissolvidas substâncias designadas por bases, são escorregadias ao tacto e conduzem a corrente eléctrica. Quando uma solução não é básica nem ácida, designa-se por neutra. Algumas substâncias mostram-nos se uma solução é básica, ácida ou neutra, tais como:
  • Tintura azul de tornesol: em presença de soluções ácidas fica vermelha.
  • Solução alcoólica de fenolftaleína: em presença de soluções básicas fica carmim.
  • Indicador Universal: através de uma gradação de cores, mostra quão básica ou ácida é a solução. A cada cor é atribuído um número (do 0 ao 14 quando a substância está a 25ºC). Esta é chamada a escala de pH.
    • Solução básica: pH > 7 (a 25ºC).
    • Solução neutra: pH = 7 (a 25ºC).
    • Solução ácida: pH < 7 (a 25ºC).

Reacções físicas e químicas

Chamam-se reacções físicas às reacções em que as substâncias iniciais se alteram sendo esta transformação reversível. São exemplo disso: a dissolução do açúcar na água, a evaporação do álcool, etc.
Reacções químicas são reacções em as substâncias iniciais se alteram, não podendo obter-se as que se tinha inicialmente (enferrujamento do ferro, amarelecimento das folhas das árvores, etc). Podemos observá-las quando ocorre mudança de cor, libertação de um gás, formação de um sólido, libertação de um cheiro característico, formação de chama, variação de temperatura ou desaparecimento das substâncias iniciais, alterações provocadas por acção do calor (como acontece quando cozinhamos a carne), da luz (como acontece quando nos bronzeamos), mecânica (= que necessita de intervenção para ocorrer, como quando acendemos um fósforo), da corrente eléctrica (como acontece na electrólise da água) ou através da junção de substâncias (como acontece quando juntamos vinagre a sais Eno). Numa transformação química, há reagentes (substâncias que se transformam) e produtos da reacção (substâncias formadas) e, de acordo com a lei de Lavoisier, durante a reacção química, a massa dos últimos é igual à dos primeiros (isto é, a massa total das substâncias que nela tomam parte mantêm-se constante desde o início até ao fim da mesma).
$$\text{Reagentes (estado físico)} \rightarrow \text{Produtos (estado físico)}$$
A velocidade da reacção química depende da natureza dos reagentes. Podemos comparar as velocidades medindo: a quantidade de um produto que se forma num dado intervalo de tempo, o tempo de formação de uma dada quantidade de um certo produto ou o tempo de consumo de um dos reagentes. Assim, é possível alterar a velocidade das reacções, alterando os factores que a influenciam:
  • Concentração dos reagentes: quanto maior for a concentração de um reagente, maior será a possibilidade de contacto entre os reagentes, pelo que a transformação será mais rápida.
  • Estado de divisão dos reagentes: quanto mais dividido está o reagente, maior é a superfície de contacto entre os reagentes, pelo que a reacção será mais rápida.
  • Temperatura: quanto mais alta for a temperatura, maior será a agitação das partículas dos reagentes, havendo maior probabilidade de ocorrerem colisões. A reacção química será mais rápida.
  • Presença da luz: a luz aumenta a agitação das partículas, porque lhes transmite energia. A probabilidade de ocorrerem colisões será maior, portanto, a velocidade da reacção também.
  • Catalisadores: são substâncias que alteram a velocidade das reacções químicas sem serem reagentes, isto é, sem se gastarem nelas. São negativos se diminuírem a velocidade das reacções e positivos se a aumentarem.
Para se diminuir a velocidade das reacções químicas dos alimentos, utilizam-se conservantes e antioxidantes.
A combustão é uma reacção química que ocorre entre um combustível (material que arde) e um comburente (reage com o combustível e alimenta a combustão), com libertação de energia. Esta é viva quando tem chama, como é o caso da combustão da madeira de uma fogueira, e lenta se ela não se forma, como acontece no enferrujamento ou oxidação do ferro.
Outro exemplo de reacção química é a reacção ácido-base , que ocorre entre substâncias ácidas e básicas (são estes os reagentes). Quando se adiciona uma solução aquosa básica com uma solução aquosa ácida, o carácter ácido da solução é atenuado, pelo que esta fica menos ácida e o seu pH aumenta. Continuando a adicionar solução básica, pode acontecer que todo o ácido reaja com a base, neutralizando-o ( reacção de netralização ) ou, se em quantidade suficiente, tornando-o básico.
Por vezes, quando se misturam duas soluções aquosas de sais solúveis em água, forma-se um sal insolúvel que, ao fim de algum tempo precipita (ou seja, deposita-se). Designa-se, por isso, precipitado e reacções de precipitação a este tipo de reacções.

Dureza das águas

A quantidade de sais dissolvidos na água depende da constituição dos solos que ela atravessa. Assim:
  • As águas duras atravessam os solos calcários, pelo que possuem uma alta concentração em sais de cálcio e de magnésio. Fazem pouca espuma com sabão e deixam um depósito branco quando são aquecidas.
  • As águas macias atravessam solos graníticos e basálticos, pelo que possuem uma baixa concentração em sais de cálcio e de magnésio.
Uma água demasiado dura pode ser imprópria para certas utilizações. Por este motivo, é necessário controlar a dureza das mesmas e, por vezes, tratá-las. Os métodos mais usados são a ebulição da água (fervê-la, fazendo precipitar o carbonato de cálcio) e a adição de cal apagada ou de carbonato de sódio à mesma (reagem com o carbonato de cálcio e levam-no a precipitar). Também são usadas, em laboratórios, colunas de resina que imobilizam os iões cálcio e magnésio da água e reduzem a sua dureza.

Formação de estalactites e estalagmites

A água, rica em dióxido de carbono, possui alguma acidez. Ao infiltrar-se pelas fendas das rochas nas zonas calcárias, reage com o carbonato de cálcio do calcário, originando hidrogenocarbonato de cálcio, que é solúvel em água. Com o decorrer do tempo, o hidrogenocarbonato volta a transformar-se em água, dióxido de carbono e carbonato de cálcio. O carbonato de cálcio que pende do tecto dá origem às estalactites e o que se acumula no chão dá origem às estalagmites.

Os estados físicos da matéria

A Teoria Corpuscular da Matéria, da autoria de Demócrito, diz-nos que a matéria é constituída por pequeníssimos corpúsculos que estão em constante movimento e entre os quais existem espaços vazios. Assim, os diferentes estados físicos da matéria podem explicar-se em termos de agregação corpuscular: entre os corpúsculos estabelecem-se forças que os mantém mais ou menos unidos, influenciando a sua organização e liberdade de movimento.
  • Estado sólido: forma própria; volume constante (a temperatura constante); difícil de comprimir.
  • Estado líquido: forma variável (a do recipiente); volume constante (a temperatura constante); difícil de comprimir.
  • Estado gasoso: forma variável (a do recipiente); volume variável; facilmente compressível.
Em condições normais, há materiais que se encontram no estado sólido, liquido ou gasoso. Mas, quando se altera a temperatura e/ou a pressão, o estado desse material também pode ser alterado. Chama-se a isso uma mudança de estado . Estas apenas ocorrem quando há alterações na agregação das partículas. Por exemplo:
  • Quando se aquece um material, a agitação dos seus corpúsculos aumenta. Assim, os corpúsculos afastam-se mais, pelo que têm maior liberdade de movimentos. As forças de ligação entre eles enfraquecem, pelo que o grau de organização diminui. Então, um material sólido pode passar ao estado liquido e depois ao gasoso ou directamente do sólido ao gasoso.
  • Quando se arrefece um material passa-se o contrário. A agitação dos corpúsculos diminui. Aproximam-se mais e a sua liberdade de movimento diminui. As forças de ligação tornam-se mais fortes e a organização dos corpúsculos aumenta. Então, um material gasoso pode passar para o estado líquido e depois para o sólido ou directamente do gasoso para o sólido.

O volume de um gás varia conforme condições de pressão e temperatura a que este se encontra sujeito.
  • Quando a temperatura aumenta (com pressão constante), o volume aumenta . Pensemos no exemplo de um balão com ar: quando o aquecemos, os corpusculos de gás passam a movimentar-se mais rapidamente e afastam-se, fazendo o balão inchar.
  • Quando a temperatura aumenta (com volume constante), a pressão de um gás aumenta . Quando a seringa de ar aquece, os corpusculos de gás passam a movimentar-se mais rapidamente e tentam afastar-se, fazendo pressão para se expandir.
  • Quando a pressão aumenta (com temperatura constante), o volume de um gás diminui . Quando pressionamos o êmbolo da nossa seringa, os corpusculos de gás comprimem-se, passando a ocupar um volume menor.

Tipos de substâncias

As substâncias são compostas por átomos (pequeníssimos corpúsculos), as unidades estruturais da matéria e cuja existência foi confirmada por técnicas como a microscopia electrónica. Quando os átomos de uma substância se agrupam em moléculas , estas podem ser constituídas por átomos de um só elemento químico(a substância é molecular e elementar ) ou vários (a substância é composta ). Os químicos representam as substâncias moleculares por meio de fórmulas químicas.


As substâncias não-moleculares ou elementares , como os metais, são formadas por um só tipo de elementos. Nestes casos, os químicos representam as substâncias pelos seus símbolos químicos.

Introdução às forças

Uma força descreve uma interacção entre corpos, que permite explicar os movimentos. Mede-se com sensores de forças ou dinamómetros e pode ser à distância , quando os corpos envolvidos não se tocam, (magnética, gravíticas, etc) ou de contacto , quando os corpos se tocam (empurrar um corpo; atrito , uma força de contacto que se opõe ao movimento, dependendo da rugosidade das superfícies (quanto mais rugosas, mais resistência oferecem ao movimento e, portanto, maior é a força de atrito) e da massa do corpo que se move (quanto maior a massa, maior a intensidade da força de atrito); etc). As forças são grandezas vectoriais, porque têm:
  • Direcção , que pode ser horizontal, vertical ou oblíqua, quando está na diagonal;
  • Sentido , que pode ser negativo ou positivo;
  • Intensidade , que é medida em newtons (N);
  • Ponto de aplicação , que é o sítio onde é aplicada a força (por exemplo, quando aplicamos uma força numa almofada, o ponto de aplicação é a almofada).
As forças podem alterar a velocidade de um corpo: pôr em movimento um corpo em repouso, fazer um corpo em movimento ficar em repouso ou alterar o valor da velocidade e/ou da sua direcção. Também podem fazem com que um corpo se deforme (por exemplo, a força de colisão de um carro contra um muro pode fazer com que o carro fique amolgado).
Arquimedes estudou um tipo de força a que deu o nome de impulsão , tendo enunciado uma lei: «um corpo mergulhado num fluido sofre uma força vertical, de baixo para cima, de valor igual ao peso do volume de fluido deslocado». A impulsão é, então a força vertical, de sentido baixo-cima, que um fluido (líquido ou gás) exerce num corpo que esteja mergulhado nele e de intensidade igual à subtracção do peso aparente (peso quando mergulhado) ao peso real do corpo. Depende: do volume imerso (quanto maior o volume do corpo imerso, maior o volume de água deslocada e, portanto, maior a impulsão), da densidade do fluido em que o corpo está mergulhado (quanto maior a densidade do fluido, maior a impulsão. O Mar Morto tem mais sal (é mais denso), portanto boiamos melhor lá que na piscina (cuja água é menos densa)).


O momento de uma força mede o efeito rotativo desta, ou seja, diz-nos o quanto essa força faz rodar um objecto. Simboliza-se por M e a sua unidade SI é o Nm (newton metro). Depende:
  • da intensidade da força (F), medida em N . Quanto menor for a intensidade da força, menor é o momento sessa força. Se aplicarmos uma força de 3N num volante, ele roda pouco. Contudo, se aplicarmos no mesmo volante uma força de 18N, ele rodará mais e, por isso, o momento dessa força será maior.
  • do braço da força (b), medido em metros (distância do eixo de rotação do corpo). Quanto mais distante do eixo de rotação for aplicada a força, maior será o momento dessa força. Por exemplo, se aplicarmos uma força de 6N no eixo de rotação de uma porta ela rodará menos (e, por isso, o momento dessa força será menor) do que se aplicarmos essa mesma força junto ao puxador.
$$M = b \times F$$
Normalmente, actuam sobre um corpo várias forças. A força sentida efectivamente pelo corpo tem o nome de força resultante e determina-se pela soma vectorial de todas as forças a actuar no corpo.
  • Por exemplo, se duas forças têm direcção horizontal e uma delas tem sentido esquerda-direita e 5N e a outra tem sentido direita-esquerda e 8N, a sua força resultante será: 8-5=3. A direcção será horizontal e o seu sentido será direita-esquerda.
  • Quando queremos calcular a força resultante de duas forças perpendiculares, utilizamos o teorema de Pitágoras. Suponhamos que temos uma força vertical, sentido cima-baixo, com 4N de intensidade, e a outra força é horizontal, sentido esquerda-direita, com 3N de intensidade (como na figura). A força resultante ao quadrado é igual a 3 ao quadrado (que é 9) + 4 ao quadrado (que é 16). A intensidade da força resultante é 9+16=√25=5N, a sua direcção é oblíqua e o sentido é a junção do das duas forças: cima-baixo e esquerda-direita.

1ª e 2ª Leis de Newton

De acordo com a 2ª Lei de Newton, «a força resultante que actua sobre um corpo é directamente proporcional à aceleração que ele adquire».
\begin{equation}F_r=ma=m\times\frac{\Delta v}{\Delta t} \end{equation}
  • Quanto maior for a força resultante, maior é a aceleração que o corpo adquire. Por exemplo: se a força resultante do conjunto de forças que actua num caixote for 7N, é lógico que o caixote irá atingir uma maior aceleração do que se, no mesmo caixote, a força resultante for 3N. O mesmo acontece quando puxamos uma cadeira: se puxarmos com mais força, ela adquire maior aceleração (por isso vem mais rápido e mais depressa), mas se puxarmos a mesma cadeira com menos força, ela adquire menor aceleração.
  • Quanto menor for a massa do corpo, maior a aceleração que ele adquire. Por exemplo: uma força resultante de 7N actua em dois caixotes, um com 10kg e outro com 2kg. O mais leve, com 2kg, vai adquirir uma maior aceleração do que o outro (é por isso que vem mais rápido e mais depressa).
  • Quando a força resultante é 0, a aceleração também é 0 e isto pode significar 2 coisas: (A) significa que a velocidade é nula (ou seja, 0), ou seja, o corpo está em repouso (está parado); (B) significa que a velocidade do corpo é constante e que o corpo está em movimento rectilíneo uniforme (desloca-se em linha recta com velocidade constante). É sobre este princípio que assenta a 1ª Lei de Newton (ou Lei da Inércia):
    • Exemplo (A): um carro em repouso sofre a acção de forças que se anulam umas às outras, ou seja, sofre uma força resultante de 0 N (se ele está parado e a força resultante é 0, então não há nada que o faça mexer-se).</ span>
    • Exemplo (B): um carro a 60 km/h sofre a acção de uma força resultante de 0 N, portanto, não há nada que o faça andar andar mais depressa nem mais devagar. Então, o carrinho continua à mesma velocidade, em movimento rectilíneo uniforme.
Esta lei pode ser aplicada para a queda de um corpo, quando a única forca que actua sobre ele é o peso (F = P). A aceleração que ele adquire é a aceleração na gravidade. Na Terra, este valor é g (9,8 m/s2). Se quisermos saber o peso de um corpo em queda, podemos aplicar a expressão F = P = ma, visto que P é, neste caso, igual a F. Um caixote de 10kg em queda tem um peso de 10 x 9,8 = 98 N.
Também podemos usá-la no cálculo da intensidade das forças de colisão, como quando um carro embate contra um muro. Quanto maior for a massa do obstáculo, maior será a intensidade da força de colisão (se o automóvel colidir com um muro de betão, a força da colisão terá maior intensidade do que a da colisão do mesmo automóvel com uma caixa de cartão), quanto menor o intervalo de tempo, maior a intensidade da força, e quanto maior for a velocidade, maior a força de colisão .

3ª Lei de Newton

De acordo com a 3ª Lei de Newton, «se um corpo exerce uma força sobre outro, este reage e exerce sobre o primeiro uma força de intensidade igual, mas sentido oposto». A estes dois corpos dá-se o nome de par acção-reacção. As forças que aplicam um no outro têm direcção e intensidade igual, sentidos opostos, pontos de aplicação diferentes e acontecem ao mesmo tempo. Exemplo:
A Terra "puxa" a Lua para si, ou seja, aplica-lhe uma força gravitacional. A Lua irá puxar a Terra com a mesma intensidade. A força com que a Terra puxa a Lua tem por ponto de aplicação a Lua. A força com que a Lua puxa a Terra tem por ponto de aplicação a Terra. As duas forças têm intensidade e direcção iguais, mas sentidos opostos.

Pressão aplicada num corpo

A pressão é a força que se aplica por cada metro quadrado de um corpo. Quanto menor for a superfície pressionada, maior a pressão. Por exemplo, se aplicarmos uma força de 5N numa área de 25 centímetros quadrados, a pressão será menor do que se aplicarmos os mesmos 5N numa área de 1 centímetro quadrado. A unidade SI é o Pa.
\begin{equation}P=\frac{F}{A} \end{equation}

Circuitos eléctricos
Os átomos têm protões (com carga eléctrica positiva) e electrões (com carga eléctrica negativa) e, quando perdem electrões, originam iões. Os iões são negativos quando há ganho de electrões e positivos quando acontece o contrário. Ao movimento orientado dos iões ou dos electrões (ambos têm cargas eléctricas) através de um material dá-se o nome de corrente eléctrica, que pode ser alternada ou contínua. Quando um material é atravessado por ela, aquece, um fenómeno descrito como efeito de Joule.
Num circuito eléctrico, o gerador (bateria de um telemóvel, pilha, tomada, etc.) é quem fornece energia ao circuito, os interruptores não são essenciais ao circuito estabelecem ou interrompem a passagem da corrente, os fios condutores (feitos de materiais bons condutores) conduzem a corrente desde o gerador até ao receptor e este é quem recebe a corrente e a transforma noutros tipos de energia (luminosa, sonora, etc). O sentido real da corrente, ou seja, a direcção em que viajam os electrões, é do pólo negativo para o positivo do circuito; o sentido convencional é o inverso.
  • Curto-circuito é a passagem da electricidade numa parte do circuito de resistência baixa. Origina uma grande intensidade da corrente (montes de electrões a passar muito rápido), grande aquecimento (os electrões ficam quentes da corrida) e fusão dos condutores (os materiais por onde passa a corrente derretem devido ao calor).
  • A sobrecarga do circuito pode ocorrer devido a um curto-circuito na instalação ou a um aumento da tensão fornecida ao circuito (erros da EDP). Para nos proteger contra eles, temos fusíveis e disjuntores.
  • Choques eléctricos podem danificar o cérebro e os tecidos nervosos, provocar coágulos nos vasos sanguíneos e paralisar a respiração e o coração. O efeito do choque no nosso corpo depende da duração do choque: (quanto maior for, maior o perigo), do percurso da corrente (é pior se atravessar o coração), do tipo de corrente (alternada ou contínua, embora os efeitos sejam parecidos), da frequência da corrente, se for alternada.

Nas associações em série, os componentes do circuito estão ligados uns aos outros. Portanto, quando uma lâmpada se funde, as outras todas apagam-se. A intensidade da corrente é sempre igual, onde quer que a meçam. A tensão aos terminais da pilha é igual à adição da tensão medida aos terminais da lâmpada 1 e a tensão medida aos terminais da lâmpada 2.
Nas associações em paralelo, o circuito divide-se como os canos da água. Temos um cano grande que se ramifica em dois, por exemplo. E em cada cano pequeno há uma lâmpada. Se uma lâmpada de fundir, é como se o cano se entupisse: a corrente continua a passar para o outro cano, pelo que a outra lâmpada continua a brilhar. É assim que está associado o circuito eléctrico das nossas casas. A intensidade da corrente aos terminais da pilha (cano grande) é igual à soma da tensão aos terminais da lâmpada 1 (cano pequeno 1) com a tensão aos terminais da lâmpada 2 (cano pequeno 2). A tensão é sempre igual, onde quer que se meça.

Grandezas relativas à corrente eléctrica

A tensão (simbolizada por U e medida em volts (V)) ou diferença de potencial é, por unidade de carga que o atravessa, a energia que o gerador fornece ao circuito, pelo que, quanto maior for a tensão, maior será a energia transferida para os electrões que viajam no circuito. Esta grandeza pode ser medida com um voltímetro, que deve estar ligado em paralelo.
A intensidade da corrente é a quantidade de cargas eléctricas (electrões) que atravessa o circuito por unidade de tempo. Representa-se por I, a sua unidade SI é o ampere (A)
e pode ser medida por um amperímetro, ligado em série.
Do produto da intensidade pela tensão, obtemos a potência ( P, medida em watts (W)), isto é, a quantidade de energia (expressa em joules (J))que atravessa o circuito por intervalo de tempo. Esta também pode ser avaliada com um wattímetro.
\begin{equation}P=\frac{E}{\Delta t}=UI \end{equation}
A resistência eléctrica é a oposição que um condutor oferece à passagem da corrente eléctrica, ou seja, o quanto é difícil para a corrente passar através daquele material. Representa-se por R e a sua unidade é o ohm (o símbolo é Ω). Mede-se com um ohmímetro, ou através de um código de cores e depende...
  • ... da área de secção recta do condutor: ou seja, da espessura do material por onde a corrente passa. Se o material é muito fino, os electrões estão ali todos ao molho e a empurrar-se uns aos outros e ninguém sai dali. Se o material é mais grosso, o electrões passam livremente, a toda a velocidade e sem engarrafamentos.
  • ... do material de que é feito o condutor: se o material por onde a corrente electrica está a tentar passar for um mau condutor ou um semicondutor, os electrões têm maior dificuldade a passar. Logo, há mais resistência.
  • ... do comprimento do fio: se o fio for muito comprido, os electrões começam a ficar cansados e perdem alguma da sua força. Portanto, quando chegam ao receptor, já não estão a 100%, porque o material lhes dificultou a vida (mais resistência).
As resistências dos circuitos podem ser de valor constante ou fixo (resístores) ou de valor variável (reóstatos).
A lei de Ohm determina que o quociente entre a tensão nos terminais de um condutor e a intensidade da corrente que o atravessa é sempre igual (se a temperatura for constante). Os condutores que obedecem a esta lei são óhmicos e as que não obedecem são não óhmicos.
\begin{equation}R=\frac{U}{I} \end{equation}
Em suma, estas grandezas relacionam-se da seguinte forma:
  • Para encontrar a tensão, ou diferença de pontencial:
    \begin{equation}U=RI ~~~~~~~~~~~~ U=\frac{P}{I} \end{equation}
  • Para encontrar a intensidade de corrente:
    \begin{equation}I=\frac{U}{R} ~~~~~~~~~~~~ I=\frac{P}{U} \end{equation}

Ímanes e campos magnéticos

Num íman permanente, os electrões dos átomos de ferro giram em torno do núcleo e em torno de si próprio, formando um pequeno campo magnético. O campo magnético do electrão é, normalmente, anulado pelo de outro electrão, que gira no sentido contrário. No entanto, no níquel, ferro e cobalto, há electrões que não são anulados por outros, por isso criam um campo magnético. Se os vários campos magnéticos não apontam na mesma direcção, isso significa que a substância não é magnetizada e, por isso, não é um íman. Ímanes são, então objectos que provocam campos magnéticos à sua volta, atraindo o ferro (esta propriedade chama-se magnetismo), tendo sempre dois pólos: norte e sul.
  • Pólos iguais repelem-se: quando tentamos aproximar dois ímanes virando o norte de um para o norte do outro, estes afastam-se.
  • Pólos diferentes atraem-se: quando tentamos aproximar dois ímanes virando o sul de um para o norte do outro, estes juntam-se.
  • Partir um íman faz nascer dois: quando se parte um íman, ambas as partes transformam-se em ímanes. Cada um dos bocados irá ganhar um pólo contrário ao que já tinha. Por exemplo, se o lado A era o pólo norte e o B era o pólo sul e se partiu o íman ao meio, o lado A ganhará um pólo sul, tornando-se um íman separado. É impossível isolar os pólos de um íman.
  • O pólo norte geográfico da Terra é o seu pólo sul magnético. A agulha magnética de uma bússola aponta para o norte do nosso planeta porque é atraída para esse lado pelo campo magnético da Terra. Mas a agulha é um íman, por isso é atraída para o pólo sul do campo magnético da Terra, que é o seu norte segundo a Geografia. E porque é que a Terra tem um campo magnético? Porque o seu núcleo é constituído por ferro magnetizado, constituindo, por isso, um íman.
  • A limalha de ferro indica o campo magnético do íman. Se colocarmos limalha de ferro numa folha e a pusermos em cima de um íman, veremos que ela se orienta de acordo com o sentido do campo magnético: do norte para o sul.
Se pusermos ferro, níquel ou cobalto dentro de um campo magnético forte, os campos magnéticos alinham-se e ele transforma-se num íman. Tal proeza é impossível no plástico porque, como acima indicado, os seus campos magnéticos são anulados por outros.

Ørsted: magnetismo e electricidade

Em 1820, o físico dinamarquês Oersted descobriu que, aproximando um circuito eléctrico de uma agulha magnética, esta se movia. Concluiu que a corrente eléctrica cria campos magnéticos que, como qualquer campo magnético, tem dois pólos: norte e sul. Como pólos iguais se repelem, a agulha desvia-se. Se a corrente passar no sentido oposto, a agulha desvia-se para o outro lado.
Este princípio pode ser aplicado para criar um electroíman: um íman temporário criado pela corrente eléctrica e constituído por um núcleo de ferro macio com um enrolamento de fio à sua volta. A experiência conduzida na aula consistia em enrolar um prego com um fio condutor e ligar esse condutor a uma pilha. Quando a corrente eléctrica fornecida pela pilha passou pelo enrolamento (o fio), o núcleo de ferro do prego magnetizou-se (ou seja, os seus átomos alinharam-se). O prego transformou-se num íman (e pôde apanhar o clip), mas por pouco tempo.
Depois da descoberta de Oersted, os cientistas passaram doze anos a tentar fazer o contrário: gerar corrente a partir do magnetismo (indução electromagnética). Finalmente, Michael Faraday fez mover um íman dentro de um enrolamento (ou de uma bobina) de fio condutor (experiência de Faraday), e criou energia eléctrica. Faraday chamou a este efeito força electromotriz. O sentido da corrente muda conforme o sentido em que se move o íman.
Hoje, a corrente eléctrica é produzida nas centrais por alternadores gigantes, objectos formados por ímanes que se movem no centro de uma bobina fixa e produzem corrente alternada (aquela que muda de sentido 50 vezes por segundo), aplicando as descobertas de Faraday.
A electricidade tem de percorrer longas distâncias para chegar ao seu destino e há perdas devido ao efeito de Joule (aquecimento dos fios). Por isso, reduz-se a intensidade da corrente (que é o mesmo que aumentar a tensão, porque P=UxI e se I se diminui, é necessário aumentar U para que P seja igual) e é necessário usar transformadores elevadores de tensão (que aumentam a tensão) para o fazer. O transporte é, por isso, feito em cabos de alta tensão. Durante o transporte, a tensão vai sendo reduzida sucessivamente por abaixadores de tensão e passando por outros tipos de cabo (de média e de baixa tensão) até chegar às nossas casas, onde U é cerca de 230V.

O modelo da nuvem electrónica

O núcleo é de reduzidas dimensões. É responsável pela maior parte do peso do átomo e é constituído por protões (carga positiva) e neutrões, por isso tem carga positiva. Os electrões (carga negativa) estão em redor do núcleo, formando uma nuvem electrónica (de carga negativa), distríbuidos em níveis de acordo com a sua energia. Estes são muito leves e o seu número é igual ao número de protões. É mais provável encontrar um electrão perto do núcleo (níveis inferiores) do que afastado (níveis superiores), pois é aí que a sua energia é menor.
Nos átomos, o nível 1 da nuvem só tem 2 electrões, o nível 2 já tem 8, e, no teste, todos os outros níveis só podem levar 8 electrões, no máximo. O último nível só pode levar 8 (e não é só no teste). Usemos como exemplo cálcio, que tem 20 electrões. Vamos distribuir.. Nível 1: 2; nível 2:8; nível 3: 8; nível 4: 2. Por outras palavras: 2 - 8 - 8 - 2. A última camada que preenchemos tinha 2 electrões. A esses 2 electrões dá-se o nome de electrões de valência.

A Tabela Periódica

Cada átomo tem um número de massa (A, resultante da soma do número de partículas no núcleo, isto é protões+electrões), massa atómica relativa (Ar, dada pelo o número de vezes que esse átomo é maior do que um átomo de hidrogénio) e número atómico (Z, que expressa o seu número de protões).
Cada elemento químico é definido pelo número atómico dos seus átomos, organizando-se na tabela periódica por ordem crescente deste, sendo as colunas desta tabela grupos e as linhas períodos. O seu número de electrões de valência determina o grupo (um electrão de valência = grupo 1; dois electrões de valência = grupo 2; três electrões de valência = grupo 13 (...); oito electrões de valência = grupo 18.) e o de níveis de energia dita o período (um nível de energia = período 1; dois níveis de energia = período 2...). Contas feitas, a TP tem dezoito grupos (1 é de metais alcalinos, o grupo 2 de metais alcalino-terrosos, o grupo 17 de halogéneos, o grupo 18 de gases raros e os grupos 3 a 14 são metais de transição e grupos 1 a 2 e 13 a 17 são elementos representativos) e sete períodos.
  • O raio atómico aumenta ao longo do grupo, porque os elementos vão tendo cada vez mais camadas de electrões e electrões repelem-se (portanto a nuvem atómica é maior).
  • O raio atómico iminui ao longo do período. O número de camadas é constante ao longo do período, mas o número de electrões vai aumentando. Contudo, o número de protões também aumenta, logo os electrões são mais atraídos para o núcleo, logo a nuvem electrónica dica mais comprimida.
Há elementos de vários tipos: metais, semi-metais e não-metais.
  • Os metais são quase todos sólidos à temperatura ambiente (porque têm pontos de fusão e ebulição elevados), são mais densos, têm um brilho metálico (quando estão "polidos" e não oxidados) e apresentam alta condutividade, ductibilidade e maleabilidade (dá para dobrar e tal).
  • Não-metais são sólidos ou gasosos (geralmente), normalmente menos densos que os metais, são baços, são maus condutores térmicos (do calor) e eléctricos (à excepção da grafite), no estado sólido são quebradiços e têm pontos de fusão e ebulição baixos.
  • Semi-metais são uma mistura: têm propriedades físicas de metais mas comportam-se quimicamente como não-metais.
Os isótopos de um dado elemento têm o mesmo número atómico (os protões não mudam. se mudassem, mudava o elemento, porque um elemento é caracterizado pelo seu Z) que esse elemento e número de massa diferente (porque o número de neutrões mudou).
Podemos salientar reacções químicas de alguns tipos de elementos devido à combustão:
  • Metais alcalinos formam óxidos, que quando em contacto com a água, se transformam em soluções básicas, ou seja, ficam carmim na presença de fenolftaleína. Os metais alcalinos são muito reactivos devido à sua tendência a formar iões monopositivos. A sua reactividade aumenta ao longo do grupo. Exemplo: sódio (Na) em chamas dá óxido de sódio (Na2O) que, quando reage com a água, se transforma numa solução aquosa básica.
  • Metais alcalino-terrosos formam óxidos, que quando em contacto com a água, se transformam em soluções básicas, ou seja, ficam carmim na presença de fenolftaleína. Os metais alcalino-terrosos são muito reactivos devido à sua tendência para formar iões dipositivos. A sua reactividade também aumenta ao longo do grupo, mas é menor do que a dos metais alcalinos. Exemplo: magnésio (Mg) em chamas dá óxido de magnésio (MgO) que, quando reage com a água, se transforma numa solução aquosa básica.
  • Não-metais: os produtos da sua combustão têm um carácter ácido na presença de água. Exemplo:: enxofre (S) em chamas dá uma determinada substância, tal que substância + água = solução ácida.
Os halogéneos são muito reactivos devido à tendência para formarem iões mononegativos, mas a sua reactividade diminui ao longo do grupo. Quando reagem com metais alcalinos, formam halogenetos, que são sais. Os halogenetos de sódio e potássio em solução aquosa reagem com o nitrato de chumbo e formam precipitados.
Os gases nobres praticamente não se mexem e não reagem.

Ligações covalentes
A notação de Lewis consiste em representar os electrões de valência de determinado elemento quimíco com cruzinhas ou pintinhas (espero que o meu palavreado técnico e altamente especializado como "pintinhas" não vos esteja a assustar) divididos nos quatro lados do elemento (cima, baixo, esquerda e direita). Têm que ir distribuindo as pintas no sentido do ponteiro dos relógios (ou ao contrário) uma de cada vez até ficarem sem mais nenhuma pinta.
O máximo de pintas que um elemento pode ter é 8, ou seja, 2 à esquerda, duas à direita, 2 em cima e duas em baixo (porque a camada dos electrões de valência só pode levar 8). Os lados que só têm uma pintinha vão ser os que, em não-metais, participarão em ligações covalentes (ligações entre átomos não-metálicos e envolvem a partilha de electrões), que pode ser:
  • Simples se os átomos partilharem dois electrões (cada átomo dá para a partilha um electrão). É a mais comprida.
  • Dupla se os átomos partilharem quatro electrões (cada átomo dá para a partilha dois electrões).
  • Tripla se os átomos partilharem seis electrões (cada átomo dá para a partilha três electrões). É a mais energética.
  • Polar se a nuvem electrónica está mais deslocada para o núcleo de um dos átomos;
  • Apolar se a nuvem está igualmente distribuída entre os átomos.
Na imagem seguinte, vemos que, quando há partilha de dois (um par) electrões, pomos um traço entre os elementos para representar a ligação covalente simples entre eles. Nos lados do elemento que ficam com duas pintinhas, desenhamos "orelhas" quando representamos a sua fórmula de estrutura.


Formação de iões
  • Sódio (Na) . Z = 11, portanto tem 11 protões e 11 electrões. Está no grupo 1 da TP, logo tem 1 electrão de valência. Os átomos mais estáveis são os que têm todos os níveis de energia totalmente preenchidos. Se fizermos a distribuição electrónica do sódio é 2 - 8 - 1. Faltam 7 electrões para o último nível estar cheio. Mas os elementos gostam de estabilidade. E é mais fácil perder um electrão do que ganhar 7. Por isso, o sódio tem tendência a perder um electrão, ficando com mais protões do que electrões, ou seja, com carga positiva. Resultado: ião monopositivo (mono porque só perdeu 1).
  • Cálcio (Ca). Nº atómico 20. Distribuição: 2 - 8 - 8 - 2. Mais facil perder os 2 últimos do que ganhar mais 6. Por isso, tem tendência a perdê-los e ficar dipositivo.
Com os iões negativos sucede o mesmo, mas ao contrário. Se um elemento tem 7 electrões de valência, tem tendência a ganhar mais 1 para ficar mais estável. Se ganha um, fica com mais electrões que protões e, por isso, mais carga negativa que positiva. Forma, assim, mononegativos. Se ganhar 2 electrões, forma dinegativo, and so on and so forth.
  • Iões positivos têm raio inferior ao raio dos átomos que lhe dão origem. Por exemplo, sódio (Na). Na tem distribuição electrónica 2-8-1. Na+ tem distribuição electrónica 2-8, o que significa que tem menos camadas e que, por isso, terá um raio mais curto.
  • Iões negativos têm raio superior ao raio dos átomos que lhe dão origem.Por exemplo, cloro (Cl). Cl tem distribuição electrónica 2-8-7. Cl- tem distribuição electrónica 2-8-8, o que significa que tem mais um electrão. Mas não tem mais nenhum protão, por isso os electrões não serão mais atraídos para o núcleo. Então, o raio será maior.
À ligação química que se estabelece entre iões dá-se o nome de ligação iónica. Nesta, o electrão perdido por um átomo é ganho pelo outro, formando-se iões unidos por forças de coesão.

Ligação metálica

Tendo discutido já ligações covalente e iónicas, resta a característica dos metais: a ligação metálica, uma ligação química em que há atracção entre iões positivos e electrões livres.

Mel É Para Burros Penteados

Hidrocarbonetos são compostos constituídos por moléculas de hidrogénio e carbono. Saturados possuem ligações simples entre os átomos (são alcanos). Insaturados possuem uma ligação dupla (alcenos) ou tripla (alcinos) entre dois átomos de carbono. Como cada átomo de carbono tem 4 electrões de valência, basta fazer as contas para calcular o número de átomos de hisdrogénio que se podem associar a cada átomo de carbono.

Os hidrocarbonetos podem ser de cadeia aberta...
  • Alcanos: metano (1 carbono, 4 hidrogénios: CH4); etano (C2H6); propano (C3H8); butano; pentano; hexano; heptano; octano; nonano; decano...
  • Alcenos: eteno (C2H4); propeno; buteno; penteno; hexeno; hepteno; octeno; noneno...
  • Alcinos: etino (C2H2); propino; butino; pentino; hexino...
Ou de cadeia fechada...
  • Ciclopropano (C3H6)
  • Ciclobutano (C4H8)
  • Ciclopentano;
  • ...
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