INTRODUÇÃO À QUÍMICA BÁSICA

Elementos Químicos

Todas as coisas vivas e não-vivas se consistem de matéria, que é tudo que ocupa espaço e tem massa (massa é, portanto, a quantidade de matéria que uma substância contém). A matéria pode existir em vários estados: sólido, líquido ou gás.

Os sistemas materiais são constituídos de misturas (homogêneas ou heterogêneas) ou de substâncias puras (simples ou compostas). As substâncias puras também são chamadas de espécies químicas.

Todos os tipos de matéria são formados de um número limitado de unidades básicas chamadas de elementos químicos, os quais não podem ser desdobrados em substâncias mais simples por meio de transformações químicas comuns.

A Tabela Periódica reúne todos os elementos químicos que os cientistas reconhecem. Os elementos químicos são designados abreviadamente por letras chamadas de símbolos químicos: H (hidrogênio), C (carbono), O (oxigênio), N (nitrogênio), Na (sódio), K (potássio), Fe (Ferro) e Ca (Cálcio).

Vinte e seis destes elementos são encontrados no organismo humano. Oxigênio, carbono, hidrogênio e nitrogênio constituem aproximadamente 96% da massa corpórea. Outros elementos como cálcio, fósforo, potássio, enxofre, sódio, cloro, magnésio, iodo e ferro constituem aproximadamente 3,9% da massa corpórea. Outros treze elementos químicos encontrados no corpo humano são chamados de elementos-traço, por serem encontrados em baixas concentrações, e constituem o 0,1% restante.

Estrutura dos Átomos (ou estrutura atômica)

Cada elemento químico é constituído de átomos, as menores unidades da matéria que entram nas reações químicas. Um elemento é, portanto, composto unicamente de um mesmo tipo de átomo. Uma amostra do elemento carbono, como o carvão puro, contém somente átomos de carbono. Um tanque de oxigênio contém somente átomos de oxigênio, formando as moléculas de oxigênio O2

Um átomo consiste de duas partes básicas: o núcleo (onde estão os prótons e os nêutrons) e a eletrosfera (onde estão os elétrons)

O elementos químicos são sistemas materiais formados de átomos de um determinado número atômico (o número atômico é representado por Z)

O número atômico é o número de prótons que entra na constituição do núcleo. E o número de massa (representado por A) é o número de núcleons (prótons e nêutrons) que entra na constituição do núcleo. Isótopos são átomos de um mesmo elemento químico (mesmo número atômico) com diferentes números de massa.

Estrutura de um átomo de carbono altamente simplificada observe o núcleo centralmente localizado. O núcleo contém 6 nêutrons e 6 prótons, embora nem todos sejam visíveis neste diagrama. Os seis elétrons movem-se ao redor do núcleo, em regiões chamadas de camadas eletrônicas, aqui mostradas como círculos.


Estrutura dos átomos

Um átomo é a menor unidade de matéria que está envolvida em uma reação química.

O núcleo, centralmente localizado, contém partículas positivamente carregadas, chamadas de prótons (p+), e partículas sem cargas, chamadas de nêutrons (n°). Pelo fato de cada próton ter uma carga positiva, o núcleo por si só tem carga positiva. Os elétrons (e-) são partículas negativamente carregadas que se movem ao redor do núcleo.

O número de elétrons em um átomo é sempre igual ao número de prótons. Pelo fato de cada elétron ter uma carga negativa e o próton ser carregado positivamente, as cargas equilibram-se, mutuamente, e o átomo passa a ser eletricamente neutro. Certos átomos podem ganhar ou perder elétrons quando interagem com outros átomos, assim formam-se os íons.

O que faz os átomos de um elemento serem diferentes dos átomos de outro elemento? A resposta é o número de prótons (ou número atômico).

Estruturas atômicas de alguns exemplos de átomos, que têm papéis importantes no Corpo humano

Estruturas atômicas

Estruturas atômicas

Estruturas atômicas 

 

Estruturas atômicas

Quando os átomos interagem entre si, eles perdem, ganham ou compartilham na sua camada eletrônica mais externa. É quando se formam as ligações químicas.

Número atômico = número de prótons em um átomo
Número de massa = número de prótons e nêutrons em um átomo (o negrito indica a forma mais comum)


Um átomo de hélio contém dois prótons. Um átomo de carbono contém seis prótons, e assim por diante. Cada tipo diferente de átomo tem um número diferente de prótons no seu núcleo. Como já foi destacado o número de prótons em um átomo é chamado de seu número atômico.

Assim sendo, cada tipo de átomo, ou elemento, apresenta um número atômico diferente. O número total de prótons e nêutrons em um átomo é chamado de número de massa. Dessa forma, um átomo de sódio tem número de massa de 23, porque em seu núcleo há 11 prótons e 12 nêutrons.

Na Tabela Periódica, os elementos estão em ordem crescente dos seus números atômicos

Átomos e Moléculas

Quando os átomos interagem com outros átomos, ocorre uma transformação química. (reação química) com formação de novas espécies químicas. No processo, novos produtos com propriedades diferentes são formados. As reações químicas são a base para o entendimentos das transformações que ocorrem no "universo" dos seres vivos e dos seres inanimados.

São os elétrons de um átomo que participam das interações entre os átomos. Os elétrons movimentam-se ao redor do núcleo, em regiões chamadas de camadas eletrônicas.

Cada camada eletrônica pode conter um número máximo de elétrons. Por exemplo, a camada eletrônica mais próxima do núcleo não pode conter mais que dois elétrons, não importa o elemento. Essa camada é denominada primeira camada eletrônica.

A segunda camada eletrônica não pode conter mais que oito elétrons. A terceira camada eletrônica pode conter até 18 elétrons. Camadas eletrônicas superiores (existem sete camadas eletrônicas ao todo) podem conter muitos mais elétrons.

Um átomo sempre tenta preencher sua camada eletrônica mais externa com o número máximo de elétrons que ela possa suportar. Para que isto aconteça, o átomo pode doar, receber ou compartilhar um elétron com outro átomo - o que for mais fácil.

A valência (capacidade de combinação) é o número de elétrons extras disponíveis ou deficientes na camada eletrônica mais externa.


CloroObserve na figura ao lado a representação de um átomo de cloro. Sua camada eletrônica mais externa, que neste caso é a terceira camada eletrônica, tem sete elétrons. Pelo fato de o terceiro nível desse átomo poder carregar 8 elétrons, uma forma estável é atingida com 8 elétrons. Assim sendo, um átomo de cloro com 7 elétrons pode-se dizer deficiente em um 1 elétron.
De fato, o cloro geralmente tenta atrair um elétron a mais (veja a Figura abaixo).

O sódio, ao contrário, tem apenas 1 elétron na sua camada eletrônica mais externa (Figura acima), que, por acaso, é novamente a terceira camada. É muito mais fácil para um átomo de sódio livrar-se de um elétron que preencher o terceiro nível, ganhando outros sete elétrons (veja a Figura abaixo).

Os átomos de gases raros (ou nobres), como o hélio, neônio, argônio, entre outros, têm sua camada eletrônica mais externa completamente preenchida, e não necessitam ganhar ou perder elétrons. Estes são chamados de elementos inertes e resistem em sofrer transformações químicas.


Uma ligação iônica é uma atração que mantém unidos íons com cargas diferentes.

Sódio e CloroCloreto de Sódio

Formação de uma ligação iônica.

(a) Um átomo de sódio se estabiliza através da doação de um único elétron para um receptor de elétrons. A perda deste único elétron resulta na formação de um íon sódio (Na+ ).

(b) Um átomo de cloro se estabiliza com a obtenção de um único elétron de um doador de elétrons. O ganho deste único elétron resulta na formação do íon cloro (Cl-).

(c) Quando Na+ e Cl- se combinam, eles são mantidos unidos pela atração de cargas opostas, que é conhecida como ligação iônica. e uma fórmula de cloreto de sódio (NaCl) é formada.

Os átomos com camadas eletrônicas mais externas incompletas, como o sódio e o cloro, tendem a combinar-se com outros átomos em uma reação química. Durante a reação, os átomos podem permutar elétrons ou compartilhá-los, de modo que suas camadas eletrônicas externas sejam preenchidas.


Quando dois ou mais átomos se unem através de uma ligação covalente, o resultado é uma molécula. Uma molécula pode conter dois átomos do mesmo tipo, como no caso da molécula de hidrogênio: H2 (moléculas homonucleares). O número 2, subescrito, indica a existência de dois átomos de hidrogênio na molécula. As moléculas podem também conter dois ou mais diferentes tipos de átomos (moléculas heteronucleares), como na molécula do ácido clorídrico: HCl. Aqui, um átomo de hidrogênio é ligado a um átomo de cloro.


As moléculas heteronucleares geram compostos, isto é, uma substância química formada de dois ou mais elementos diferentes. Os compostos podem ser desdobrados em seus elementos químicos constituintes por meio de métodos químicos. Enquanto o ácido clorídrico (HCl) é um composto, uma molécula de hidrogênio (H2) não o é. Os átomos, nas moléculas e nos compostos, são mantidos unidos atrvés das ligações químicas.

fonte: http://www.corpohumano.hpg.ig.com.br/generalidades/quimica/quimica_05.html