Compostos Químicos

Pouca gente sabe, mas boa parte dos contatos e soldas de processadores e outros componentes eletrônicos são feitos em ouro e prata, já que o metal dourado é altamente dúctil. Mesmo assim, extrair ouro desses materiais parecia ser uma tarefa impossível.

• Um pouco mais de 100 elementos químicos e eles formam milhares de substâncias químicas diferentes! Como isso é possível? Simplesmente porque os átomos dos elementos químicos podem se reunir formando grupos chamados moléculas ou grupos chamados aglomerados (ou compostos) iônicos. Cada grupo forma uma substância química. 

A representação gráfica da composição química de uma substância utilizando os símbolos e os índices numéricos 8 é denominada fórmula química dessa substância e indica a constituição de cada unidade formadora da substância. Por exemplo, a fórmula química da água é H2O. Portanto, quando dizemos que a fórmula química da água é H2O, devemos entender que cada unidade de água é formada pela combinação de 2 átomos do elemento hidrogênio e 1 átomo do elemento oxigênio. 

• Um composto químico é uma substância química constituída por moléculas ou cristais de 2 ou mais átomos ou íons ligados entre si. As proporções entre elementos de uma substância não podem ser alterados por processos físicos.

Um composto é uma substância formada por dois ou mais elementos, ligados numa proporção fixa e definida. Por exemplo, a água é um composto formado por hidrogênio e oxigênio na proporção de dois para um.

• Em geral, esta razão fixa deve-se a uma propriedade física (formada por moléculas com ligações químicas estáveis) e não a uma seleção humana arbitrária. Por este motivo o bronze ou o chocolate são ligas metálicas ou misturas e não compostos. Os compostos são identificados através de representações gráficas denominadas fórmulas químicas.

As fórmulas descrevem a proporção dos átomos de cada elemento na formação da molécula ou, do conjunto iônico, da substância. Por exemplo, a fórmula H2O (água) indica que a molécula desta substância é constituída de dois átomos de hidrogênio para cada átomo de oxigênio, e a fórmula do sal de cozinha (NaCl) indica que na sua estrutura cristalina existe uma proporção fixa de um íon de sódio para cada um íon de cloro.Os elementos de um composto não podem ser divididos ou separados por métodos de separação físicos ( decantação, filtração, destilação, etc ), somente mediante reações químicas.

• Todos os compostos poderão ser quebrados em compostos menores ou em átomos individuais quando convenientemente aquecidos. Esta temperatura, diferente para cada composto, é denominada temperatura de decomposição. A fórmula química mais usada é a FÓRMULA MOLECULAR, (ou, simplesmente, fórmula) que indica os elementos presentes na substância e quantos átomos de cada elemento estão ligados entre si. Os outros tipos são: fórmula bruta ou mínima, fórmula centesimal, fórmula eletrônica e fórmula estrutural. 

Tipos de compostos, dependendo se apresentam ou não o carbono como elemento químico principal:

• Compostos inorgânicos ou minerais
• Compostos orgânicos

Tipos de compostos, dependendo das ligações que os átomos efetuam:

• Compostos iônicos
• Compostos moleculares

Existem três tipos de ligações químicas: covalentes, iônicas e metálicas.

Tipos compostos químicos:

• Dois tipos de compostos químicos são conhecidos da química. Eles são compostos moleculares e compostos iônicos.

Iônico:

• Um composto iônico é qualquer substância que existe apenas como um cristal composta por dois ou mais íons, quando não dissolvidos. Sal comum (cloreto de sódio) é o composto iônico clássico. Como forma de um sólido puro, o sal é constituído por íons de sódio e íons de cloreto firmemente associada em uma estrutura de cristal. Quando o sal se dissolve, esses íons se dissociam e se tornam meramente tanto íons de sódio quanto íons de cloreto nadando em um mar de qualquer que seja o solvente usado. Nenhuma coisa como "uma molécula de sal" pode jamais se dito existir. Compostos iônicos geralmente dissolvem apenas em solventes polares.

Molécula:

• Em contraste, a unidade de base de um composto molecular é a molécula--um objeto que contém dois ou mais átomos unidos entre si por ligações covalentes. Uma molécula é a menor das partículas de um composto que mantém as propriedades únicas definindo esse composto. Uma molécula nunca se dissocia quando dissolve--ou se isso acontecer, ela pode ser transformada em um íon poliatômico dando-se um átomo de hidrogênio. (Os ácidos fracos orgânicos geralmente se comportam desta forma.)

As moléculas podem ser tanto polares quanto apolares. Moléculas polares têm uma distribuição desigual de carga elétrica entre seus átomos, dando-lhes "lados" distintos, positivos e negativos. (A carga de cada "lado" de uma molécula polar quase nunca é igual à carga total de um, digamos, um único próton ou elétron. Se assim fosse, então a partícula seria um íon.) Moléculas apolares distribuem os seus elétrons de maneira uniforme e, assim, não tem carga parcialmente negativa ou parcialmente positiva sobre qualquer aspecto delas.

• De um modo geral, solutos polares se dissolvem em solventes polares e solutos não polares se dissolvem em solventes não polares. Compostos iônicos (ver em cima) tipicamente se dissolvem apenas em solventes polares.

Compostos moleculares também são orgânicos ou inorgânicos. Os compostos orgânicos contêm carbono, compostos inorgânicos não. Íons poliatômicos também podem ser orgânicos ou inorgânicos embora um íon poliatômico orgânico é normalmente um ácido orgânico fraco dissociado da forma R-COOH, onde R é o reto, ou resíduo, da molécula.

O primeiro passo é mergulhar o processador em um bécker com ácido nítrico para correr metais

Descritores de compostos:

Fórmula química:

• A fórmula química de qualquer composto (iônico ou molecular) é uma lista dos símbolos químicos dos seus elementos constituintes, com índices para descrever a sua relação, ou então um perfil um pouco mais complexo, ou mesmo um desenho destinado a descrever não apenas a razão dos elementos constituintes, mas também a sua disposição. Um composto químico pode ter até três tipos de fórmulas.

Fórmula simples:

• A fórmula simples simplesmente lista os elementos em forma simbólica, com índices para descrever a sua proporção. Por exemplo, a água consiste em duas partes de hidrogênio e uma parte de oxigênio. A sua fórmula simples é, portanto, H2O, a daquela do soluto básico de vinagre doméstico comum (ácido acético) é C2H4O2, e a do sal comum é NaCl. Se descreve geralmente um composto iônico apenas por uma fórmula simples, embora existam exceções.

Fórmula gráfica:

• A fórmula gráfica é uma lista de uma linha dos elementos destinados a mostrar a orientação física dos átomos constituintes de uma outra. Por exemplo, a fórmula gráfica da água é HOH. A partir desta renderização, pode-se ver facilmente que a molécula de água tem um átomo de hidrogênio de um ou outro lado de um átomo de oxigênio. (Esta é uma ligeira simplificação). A fórmula gráfica do ácido acético é CH3COOH, e a partir desta fórmula se consegue imaginar uma molécula de ácido acético como consistindo de um átomo de carbono, com os três átomos de hidrogênio ligados a ele, e também ligado a outro átomo de carbono que, por sua vez, tem dois átomos de oxigênio ligados a ele, um dos quais possui um átomo de hidrogênio ligado no seu outro lado.

Fórmula estrutural:

• O tipo mais elaborado de fórmula estrutural mencionaria cada átomo na molécula, incluindo o hidrogênio. A fórmula estrutural é um diagrama molecular bidimensional frequentemente elaborado mostrando a relação dos vários átomos um com o outro. A fórmula estrutural para a água seria H-O-H se alguém habitualmente utilizasse uma fórmula estrutural para descrever água.Mas fórmulas estruturais comumente usadas para compostos orgânicos tipicamente deixam de fora todos os átomos de hidrogênio ligados a carbono (e assumir que os átomos de hidrogênio estão ligados a quaisquer posições vagas sobre quaisquer átomos de carbono), e representam os átomos de carbono como cantos em um desenho angular da espinha dorsal da molécula. Assim, a fórmula estrutural simplificada para o ácido acético pode parecer a que está à esquerda.

Aqui, assume-se que um átomo de carbono reside no final da espinha dorsal e, no centro, com três átomos de hidrogênio ocupando os espaços vazios sobre o átomo de carbono no final. Os compostos orgânicos que têm fórmulas gráficas e estruturais, tais fórmulas são geralmente desnecessárias para a descrição dos compostos inorgânicos.

Smiles:

• O SMILES, do inglês simplified molecular input line entry specification é uma especificação de uma linha de uma fórmula estrutural, que não necessita de quaisquer tipos de dados especiais ou desenhos. Para mais detalhes, veja o artigo principal vinculado. A SMILES para o dióxido de carbono é O=C=O, e a do ácido acético é CC(=O)O. A SMILES para o cloreto de sódio é [Na+].[Cl-], uma forma que enfatiza o caráter deste composto como um cristal ou outro emparelhamento de íons desconectados.

Massa molecular:

• A massa molecular de qualquer composto (molécula ou íon) é igual à soma das massas atômicas dos seus elementos constituintes. Se o composto é um íon, então o termo fórmula da massa pode descrever adequadamente mais esta quantidade.

Modelo molecular:

• Um modelo molecular é um modelo físico que representa as relações espaciais 3-dimensionais de átomos em íons ou compostos. A modelagem molecular também é utilizada para descrever os processos químicos. Um dos modelos moleculares mais comuns é chamado o modelo da bola-e-vara onde átomos são representados por esferas de cores diferentes. Com estes modelos, o conceito de ligação química como uma ligação direta entre os átomos podem ser modelados, ligando bolas (átomos) com paus / varas (ligações). Modelos de preenchimento de espaço são semelhantes aos modelos bola-e-vara, mas os átomos são representados por esferas cujos raios são proporcionais aos raios dos átomos e cujas distâncias centro-a-centro são proporcionais às distâncias entre os núcleos atômicos.

Fórmula Molecular:

Exemplos:

• H2O (Água): A molécula de água é formada por dois átomos do elemento Hidrogênio e por um

átomo do elemento Oxigênio.

• O2 (Gás Oxigênio): Elementos: 1 (Oxigênio)

           N° de átomos: 2

• H2SO4 (Ácido Sulfúrico): Elementos: 3 (Hidrogênio, Enxofre e Oxigênio)

           N° de átomos: 7 (2 H, 1 S e 4 O)

• H3PO4 (Ácido Fosfórico): Elementos: 3 (Hidrogênio, Fósforo e Oxigênio)

           N° de átomos: 8 (3 H, 1 P e 4 O)

• CO2 (Gás Carbônico): Elementos: 2 (Carbono e Oxigênio)

           N° de átomos: 3 (1 C e 2 O)

Fórmula Bruta ou Fórmula Mínima:

A fórmula bruta ou minima  (ou empírica ou estequiométrica) indica quais os elementos formadores da substância e qual a quantidade mínima (ou proporção) de átomos desses elementos expressa em números inteiros e os menores possíveis.

Exemplos:

• Glicose: Fórmula Molecular: C6H12O6
• Fórmula Bruta: CH2O
• Etano: Fórmula Molecular: C2H6
• Fórmula Bruta: CH3
• Água Oxigenada: Fórmula Molecular: H2O2
• Fórmula Mínima: HO
• Sacarose:Fórmula Molecular: C12H22O11
• Fórmula Mínima: C12H22O11
• Ácido Sulfúrico: Fórmula Molecular H2SO4
• Fórmula Mínima: H2SO4
• A fórmula molecular é um múltiplo inteiro da
• fórmula mínima, isto é,
• (FÓRMULA MOLECULAR) = (FÓRMULA
• MÍNIMA).n
• Onde n = 1, 2, 3, ......(número inteiro)

Fórmula Centesimal:

A fórmula centesimal (ou composição centesimal, ou composição percentual) refere-se às porcentagens em massa dos elementos formadores da substância considerada.

Ex: Metano Fórmula Molecular: CH4

• Fórmula Mínima: CH4
• Fórmula Centesimal: 75% C e 25% H
• 16 g----------------100%
• 12 g (C)----------- x
• x = 75% de Carbono. Logo, temos 25% de Hidrogênio

A fórmula centesimal representa a proporção em massa existente na substância, que é

sempre constante segundo a lei de Proust.

Equação Química:

• Como já vimos, as substâncias são representadas por fórmulas, que indicam os elementos constituintes através de símbolos e as quantidades de átomos através de índices. As reações químicas (ou fenômenos químicos) são representadas por equações químicas, que mostram as fórmulas das substâncias participantes, em proporções adequadas.

Numa equação química escrevem-se as fórmulas moleculares dos reagentes (ou reatantes) e dos produtos (ou resultantes) da reação química, indicando-se também as quantidades das substâncias envolvidas no processo. Esquematicamente: Reagentes > produtos

Por exemplo, a reação de combustão (ou queima) do carbono:

C(s) + O2(g) > CO2(g)

Reagentes      Produto

Entre parênteses costumam ser colocados os estados físicos das substâncias, ou seja, (s) = sólido, (l) = líquido e (g) = gás.

• IMPORTANTE: O número de átomos de cada elemento deve ser igual nos dois lados da equação química, ou seja, o nº total de átomos dos reagentes = nº total de átomos dos produtos. Ex: H2 + Cl2 > 2HCl

Substâncias Puras Simples e Compostas:

Você deve ter observado, nos exemplos acima, que algumas substâncias são constituídas por um só tipo de átomo, e que outras são formadas por mais de um tipo. A substância formada por um ou mais átomos de um mesmo elemento químico é classificada como substância pura simples ou, simplesmente, substância simples.

• Exs.: Gás hélio (He), gás oxigênio (O2), gás ozônio (O3), gás hidrogênio (H2), grafite (C), gás nitrogênio (N2), etc.

Por outro lado, quando determinada substância é formada por dois ou mais elementos químicos, ela é classificada como substância pura composta ou, simplesmente, substância composta.

• Exs.: Água (H2O), gás carbônico (CO2), amônia (NH3), ácido sulfúrico (H2SO4), etc.

Outros Compostos Químicos:

• Quando pensamos nos compostos químicos que contribuem para o bem-estar da humanidade, raramente nos lembramos do cloreto de sódio… o vulgar “sal de cozinha”. Na verdade, o sal é um dos compostos químicos há mais tempo utilizado pelo Homem pela sua capacidade para conservar alimentos, o que o tornou numa mercadoria de elevado valor.

De facto, a conservação dos alimentos pelo sal é uma das bases da nossa civilização, pois permitiu libertar o homem da dependência sazonal dos alimentos e armazenar durante o verão as reservas alimentares para o inverno.

• A adição de sal a um alimento desencadeia um processo de osmose, que faz com que a água passe de um ambiente com uma menor concentração de sal para um com maior concentração. Assim, o sal retira a água dos alimentos, inibindo o crescimento de micro-organismos. Estes micro-organismos, que causam o apodrecimento dos alimentos e produzem toxinas que afetam a nossa saúde, não sobrevivem num de elevada pressão osmótica, isto é, que lhes rouba a água por osmose.

O cloreto de sódio é também um componente alimentar essencial ao funcionamento do nosso organismo. A dissolução do “sal” origina íons sódio e íons cloreto, os quais estão presentes em todos os tecidos e fluidos do corpo humano, onde desempenham funções muito diversificadas. Só para citar as mais importantes, são essenciais para o equilíbrio osmótico entre os fluidos celulares e extracelulares, garantem o equilíbrio entre íons positivos e íons negativos no organismo e têm um papel relevante na transmissão de impulsos nervosos por todo o corpo.

O cloreto de sódio:

• O sal está muito presente em nossas refeições, temperando sopas, carnes, dentre outros. Muitas vezes, ele é usado para acentuar o sabor ou até mesmo aumentar a durabilidade dos alimentos (quem nunca viu aquela bonita peça de bacalhau repleta de sal?). 

Como toda substância química que vai à mesa, o sal de cozinha também tem um limite de ingestão diária. A Organização Mundial de Saúde (OMS), aconselha um consumo máximo diário de 6 gramas de sal, ou uma colher de chá, para uma pessoa adulta. E essa precaução deve ser ainda maior com aquelas pessoas que, diferentes do atleta da situação inicial, não praticam exercícios físicos. O sal em excesso pode causar vários problemas de saúde, como a hipertensão.

• Ela é uma doença agravada, por exemplo, pelo hábito alimentar não saudável, pelo sedentarismo e o tabagismo. Uma pessoa hipertensa possui picos de pressão arterial acima do normal e, muitas vezes, não pode ingerir nenhuma quantidade de sal, pois este elevaria ainda mais a pressão, provocando risco de morte. Os médicos recomendam que se reduza a quantidade de sal já na infância.

Pressão arterial:

• Mas em excesso, o sal pode trazer-lhe complicações de saúde. Não ultrapasse a ingestão dos 6g diários recomendado pela Organização Mundial de Saúde se quiser beneficiar da química do sal!

É a força que o próprio sangue, depois de bombeado pelo seu músculo cardíaco, exerce sobre as paredes dos vasos sanguíneos, enquanto percorre cada milímetro do seu corpo, garantindo assim que todo ele receberá a “visita” do sangue. 

• Para se levar uma vida saudável, o ideal é fazer uma alimentação rica em frutas e vegetais, e evitar alimentos com excesso de gordura. Deve-se também reduzir o consumo de alimentos com grade quantidade de sal embutido (salame, mortadela, patê, azeitona e linguiça). O sal de cozinha é uma mistura de várias substâncias, sendo que a principal delas é o cloreto de sódio (NaCl).

Este é formado pela combinação de dois elementos altamente reativos: o sódio e o cloro! Eles são tão reativos que se fossem ingeridos separadamente poderiam matar qualquer pessoa. Porém, o cloreto de sódio, em pequenas quantidades diárias, é inofensivo para a nossa saúde. 

• Mas como e por que a combinação de dois elementos altamente reativos dá origem a uma substância tão estável? 
• Como pode-se observar no exemplo do cloro e do sódio, os elementos químicos têm a capacidade de se ligar. Mas será que existem átomos de elementos que não se combinam?

Quase todos os elementos químicos podem se combinar, por meio de uma transformação química, ou seja, uma reação. Porém alguns são tão estáveis (difíceis de reagir) que os consideramos inertes. Esses elementos são usualmente representados pelos gases nobres. E, justamente pelo fato de raramente se combinarem, esses gases nobres vão nos ajudar a entender as leis da combinação química. São elementos que reagem com dificuldade ou não reagem de modo algum com outros elementos.

• Um fato muito importante a ser considerado é que, quando um elemento sofre uma transformação da matéria, ocorre uma alteração no número de elétrons que ele possui em sua eletrosfera. Uma transformação da matéria faz com que o átomo altere a configuração original de sua eletrosfera. Por isso, no estudo das transformações da matéria, daremos atenção especial aos elétrons dos átomos envolvidos. Estes estão distribuídos em camadas na eletrosfera de um átomo.

Depois de alguns minutos, a solução deve adquirir uma coloração escura por causa do cobre sendo dissolvido. Passada uma semana, a solução totalmente azul vai conter a prata e o cobre, mas ainda vai precisar ficar mais alguns dias em uma solução de ácido clorídrico e zinco antes que a prata possa ser filtrada da solução.