Química Parte 1 - Guia Rápido

Introdução

Tudo o que é encontrado neste universo é feito de alguns materiais, os cientistas os chamaram de “matter.” Por exemplo, a comida que comemos, o ar que respiramos, pedras, nuvens, estrelas, plantas, animais, água, poeira, tudo é classificado como matéria.

Características das partículas da matéria

As partículas da matéria são muito pequenas, normalmente não visíveis a olho nu.

Partículas de matéria se movem continuamente, o que é conhecido como “kinetic energy.”
A energia cinética das partículas depende diretamente da temperatura, à medida que a temperatura aumenta, a velocidade do movimento também aumenta.
As partículas de matéria têm força de atração; portanto, eles se atraem.
A força de atração das partículas mantém as partículas juntas; entretanto, a força da força de atração varia de um tipo de matéria para outro.

Estados da matéria

A matéria tem três estados a seguir -

Solid State
Liquid State
Gaseous State

Vamos discuti-los em breve -

Estado sólido

Todos os materiais sólidos têm uma forma definida, limites distintos e volumes fixos.
A maioria dos materiais sólidos tem compressibilidade insignificante.
Todos os materiais sólidos têm uma tendência natural de manter sua forma quando submetidos a forças externas.
Os materiais sólidos podem ser quebrados sob força aplicada, mas é muito difícil mudar sua forma, pois são rígidos.

Estado líquido

Ao contrário dos sólidos, os líquidos não têm forma fixa; no entanto, eles têm um volume fixo.
Os líquidos assumem a forma do recipiente em que são mantidos.
Os líquidos têm a propriedade de fluir e mudar de forma.

Estado gasoso

A matéria na forma de ar, que não é sólida nem líquida, é conhecida como gás. Por exemplo, oxigênio, nitrogênio, hidrogênio, etc.
Ao contrário do sólido, o gás não tem tamanho e formato definidos.
Os gases, como o gás liquefeito de petróleo (GLP - usado na culinária); o gás natural comprimido (GNV - utilizado como combustível em veículos), etc. possui alta compressibilidade; portanto, um grande volume de gás pode ser comprimido em um pequeno cilindro e pode ser transportado facilmente.
Os gases, normalmente, apresentam a propriedade de se difundir rapidamente em outros gases. Esta é a razão pela qual podemos cheirar (seja bom ou ruim) à distância.

A matéria pode mudar seu estado

A água pode existir em todos os três estados, por exemplo, gelo sólido; água (H2O) como líquido; e vapor de água como gás. O diagrama a seguir ilustra a transformação da água em diferentes estados -

A temperatura na qual o sólido derrete e se transforma no líquido (na pressão atmosférica dada) é conhecida como “melting point.”
O ponto de fusão de um sólido é uma indicação da força da força de atração entre suas partículas.
O ponto de fusão do gelo é 273,16 K, ou seja, 0 ⁰ C.
O processo de fusão (ou seja, mudança do estado sólido para o estado líquido) é conhecido como fusion.
A quantidade de energia térmica necessária para transformar 1 kg de materiais sólidos em líquidos a uma dada pressão atmosférica é conhecida como latent heat de fusão.
A temperatura na qual um líquido começa a ferver a uma determinada pressão atmosférica é conhecida como “boiling point.”
O ponto de ebulição da água é 373 K, ou seja, 100 ⁰ C.
Uma mudança de estado de uma matéria diretamente de sólido para gasoso sem mudar para o estado líquido (ou vice-versa) é conhecida como “sublimation.”
O fenômeno, ou seja, a mudança de um líquido em vapores a qualquer temperatura abaixo de seu ponto de ebulição, é conhecido como “evaporation.”
O dióxido de carbono sólido (CO ₂ ) é armazenado sob alta pressão.

O CO ₂ sólido é convertido diretamente no estado gasoso quando a pressão diminui para 1 atmosfera.
Atmosphere(atm) é uma unidade de pressão exercida pelo gás e a unidade de pressão é Pascal (Pa); 1 atmosfera = 1,01 × 105 Pa.

O quarto estado da matéria

Plasma é o estado que consiste em partículas superenergéticas e superexcitadas.

As partículas superexcitadas são encontradas na forma de gases ionizados. Por exemplo, o tubo fluorescente (que contém gás hélio) e as lâmpadas de neon (que contêm gás neon) consistem em plasma.

Introdução

Uma substância pura é aquela que consiste em um único tipo de partícula ou partículas.

As misturas de dois ou mais componentes puros sem qualquer substância indesejável são conhecidas como Mixtures, por exemplo, água, minerais, solo etc.
Uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias é conhecida como solution. Por exemplo, limonada, água com gás etc.
A solução pode estar em qualquer forma, como - pode ser líquida, sólida ou gasosa.
Alloyssão outro exemplo de mistura que contém misturas homogêneas de metais; eles não podem ser separados em seus componentes por métodos físicos. Por exemplo, latão é uma mistura de zinco (aproximadamente 30%) e cobre (cerca de 70%).

Características significativas da solução

A solução é normalmente uma mistura homogênea.
As partículas de uma solução são ainda menores do que 1 nm (10-9 metros) de diâmetro e, portanto, não são visíveis a olho nu.
O caminho da luz não é visível em uma solução.
As partículas dissolvidas não podem ser separadas da mistura pelo simples processo de filtração.
As partículas dissolvidas não se acomodam quando não são perturbadas.
A uma determinada temperatura, quando nenhum soluto pode ser dissolvido em uma solução, é conhecido como ‘saturated solution.’
A uma determinada temperatura, a quantidade de partículas dissolvidas presentes na solução saturada é conhecida como solubility.’

Suspensão

Uma suspensão é uma mistura heterogênea na qual as partículas de soluto não se dissolvem, mas permanecem suspensas em todo o volume do meio, é conhecido como ‘suspension.’

Características significativas da suspensão

As partículas de uma suspensão são claramente visíveis a olho nu.

As partículas de uma suspensão espalham um feixe de luz que passa por ela e, da mesma forma, seu caminho é visível.
As partículas de saudação podem ser separadas da mistura pelo simples processo de filtração.

Colóide

Uma mistura heterogênea é conhecida como ‘colloid.’ Por exemplo, névoa, névoa, fumaça, creme facial, etc.

O tamanho das partículas colóides é muito pequeno para ser visto a olho nu.
As partículas colóides são grandes o suficiente para espalhar um feixe de luz que passa por ele e tornar o caminho visível.
As partículas coloidais não podem ser separadas da mistura pelo simples processo de filtração.
A técnica de filtragem especial, isto é centrifugation, pode ser usado para separar as partículas coloidais.

Cromatografia

O processo de separação dos componentes de uma mistura é denominado como chromatography; normalmente é usado para a separação de cores.
A técnica de cromatografia é usada para a separação dos solutos que se dissolvem no mesmo solvente.

Destilação

O processo de purificação de um líquido por meio de aquecimento e resfriamento é conhecido como destilação.

Cristalização

O processo que separa um sólido puro na forma de seus cristais de uma solução é conhecido como ‘crystallization.’

Elementos

Em 1661, Robert Boyle foi o primeiro cientista a usar o termo element; Antoine Laurent Lavoisier, um químico francês, foi o primeiro a definir experimentalmente o termo elemento.
Elemento é uma forma básica de matéria que não pode ser decomposta em substâncias mais simples por uma reação química.
Os elementos normalmente podem ser categorizados como metals, non-metals, e metalloids.

Metal

Um material sólido, que normalmente é duro, dúctil, maleável, brilhante e fusível com boa condutividade elétrica e térmica, é conhecido como metal. Por exemplo, ouro, prata, cobre, alumínio, etc.

Mercury é o único metal que permanece líquido à temperatura ambiente.

Metalóide

Todos os elementos ou substâncias, que não sejam metais, são conhecidos como não metais. Por exemplo, hidrogênio, oxigênio, iodo, carbono, etc.
Os não-metais têm variedade de cores e são maus condutores de calor e eletricidade.
Os não-metais não são brilhantes, sonoros ou maleáveis.

Composto

Uma substância, composta de dois ou mais elementos, é conhecida como ‘compound.’
Composto é o resultado da combinação química de dois ou mais elementos em uma proporção fixa.

As propriedades de um composto são de alguma forma diferentes de seus elementos constituintes, ao passo que as propriedades de uma mistura são as mesmas de seus elementos ou compostos constituintes.

Introdução

Por volta de 500 AC, um filósofo indiano Maharishi Kanad, postulou pela primeira vez o conceito de parte indivisível da matéria e o nomeou ‘pramanu.’
Em 1808, John Dalton usou o termo ‘atom’ e postulou o atomic theory para o estudo da matéria.

Teoria Atômica de Dalton

De acordo com a teoria atômica de Dalton, toda matéria, seja um elemento, um composto ou uma mistura, é composta de pequenas partículas chamadas átomos.
De acordo com a teoria atômica de Dalton, todas as matérias, sejam elementos, compostos ou misturas, são compostas de pequenas partículas conhecidas como átomos.

Características salientes da Teoria Atômica de Dalton

Toda matéria é feita de partículas muito minúsculas conhecidas como átomos.
O átomo é uma partícula indivisível, que não pode ser criada ou destruída por meio de reação química.
Todos os átomos de um elemento são idênticos em massa e propriedades químicas, enquanto os átomos de diferentes elementos têm diferentes massas e propriedades químicas.
Para formar um composto, os átomos são combinados na proporção de pequenos números inteiros.
Em um determinado composto, o número relativo e os tipos de átomos são constantes.

Massa atômica

A massa de um átomo de um elemento químico; é expresso em unidades de massa atômica (o símbolo é u ).
A massa atômica é aproximadamente equivalente ao número de prótons e nêutrons presentes no átomo.
Uma unidade de massa atômica é uma unidade de massa igual a exatamente um duodécimo (1/12) da massa de um átomo de carbono-12 e as massas atômicas relativas de todos os elementos foram calculadas em relação a um átomo de carbono-12.

Molécula

A menor partícula de um elemento ou composto, capaz de existir independentemente e apresentar todas as propriedades da respectiva substância.

Uma molécula, normalmente, é um grupo de dois ou mais átomos quimicamente ligados entre si.
Átomos do mesmo elemento ou de elementos diferentes podem se juntar (com ligação química) para formar moléculas.
O número de átomos que constituem uma molécula é conhecido como seu atomicity.

Íon

Uma partícula carregada é conhecida como ion; pode ser qualquer umnegative charge ou positive charge.
O íon carregado positivamente é conhecido como um ‘cation’.
O íon carregado negativamente é conhecido como um ‘anion.’

Fórmulas Químicas

A fórmula química de um composto demonstra seus elementos constituintes e o número de átomos de cada elemento de combinação.

A fórmula química de um composto é a representação simbólica de sua composição.
A capacidade de combinação de um elemento é conhecida como seu ‘valency.’

Massa molecular

A massa molecular de uma substância é calculada tomando a soma das massas atômicas de todos os átomos em uma molécula da respectiva substância. Por exemplo, a massa molecular da água é calculada como -

Massa atômica de hidrogênio = 1u
Massa atômica de oxigênio = 16 u

A água contém dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio.
Massa molecular da água é = 2 × 1+ 1 × 16 = 18 u ( u é o símbolo da massa molecular).

Massa da Unidade da Fórmula

A fórmula de massa unitária de uma substância é calculada pela soma das massas atômicas de todos os átomos em uma unidade de fórmula de um composto.

Constante de Avogadro ou Número de Avogadro

Avogadro foi um cientista italiano que deu o conceito de Número de Avogadro (também conhecido como Constante de Avogadro).
O número de partículas (átomos, moléculas ou íons) presentes em 1 mol de qualquer substância é fixo, e seu valor sempre calculado como 6.022 × 1023.
Em 1896, Wilhelm Ostwald introduziu o conceito de 'toupeira'; no entanto, a unidade molar foi aceita como uma maneira simples de relatar um grande número em 1967.

Lei da conservação de massa

Durante uma reação química, a soma das massas dos reagentes e produtos permanece inalterada, o que é conhecido como o ‘Law of Conservation of Mass.’

Lei das Proporções Definidas

Em um composto químico puro, seus elementos estão sempre presentes em uma proporção definida em massa, o que é conhecido como o ‘Law of Definite Proportions.’

Introdução

Em 1900, foi descoberto que o átomo não era uma partícula simples e indivisível, mas sim que contém partículas subatômicas.
J.J. Thomson descobriu a partícula subatômica, a saber ‘electron.’

JJ Thomson foi a primeira pessoa que propôs um model para a estrutura de um átomo.
Em 1886, E. Goldstein descobriu a presença de novas radiações em uma descarga de gás e as nomeou canal rays.
Outra partícula subatômica carregada positivamente foi descoberta com experimentos de raios de canal e a nomeou proton.

Modelo de átomo de Thomson

Thomson propôs que um átomo consiste em uma esfera carregada positivamente e os elétrons (carga negativa) estão embutidos nela (como mostrado na imagem abaixo).

Além disso, Thomson disse que as cargas negativas e positivas são iguais em magnitude. Assim, o átomo como um todo é eletricamente neutro.

Modelo de átomo de Rutherford

E. Rutherford é popular como o 'Pai' da física nuclear.

Rutherford é amplamente conhecido por seu trabalho sobre radioatividade e a descoberta do nucleus de um átomo com o experimento da folha de ouro (como mostrado na imagem abaixo.

Rutherford disse que em um átomo, há um centro carregado positivamente conhecido como nucleus.
Rutherford disse que quase toda a massa de um átomo existe no núcleo.
De acordo com Rutherford, os elétrons giram em torno do núcleo em órbitas bem definidas.

Modelo de átomo de Bohr

Neils Bohr estendeu ainda mais o modelo de Rutherford e melhorou suas desvantagens.

De acordo com Bohr, apenas certas órbitas especiais conhecidas como órbitas discretas de elétrons são permitidas dentro do átomo.
Bohr disse que os elétrons não irradiam energia enquanto giram em órbitas discretas.
Bohr nomeou órbitas ou conchas como níveis de energia (como mostrado na imagem abaixo).

Bohr representou essas órbitas ou conchas pelas letras K, L, M, N,… ou os números, n = 1,2,3,4,….

Nêutron

Em 1932, J. Chadwick descobriu uma nova partícula subatômica, ou seja, nêutron.
O nêutron não tem carga e tem uma massa quase igual à do próton.
Os nêutrons estão presentes no núcleo de todos os átomos, exceto o hidrogênio.

Elétrons Distribuídos em Diferentes Órbitas (Cascas)

O número máximo de elétrons que podem estar presentes em uma camada é dado pela fórmula 2n².
‘n’ é o número da órbita ou índice do nível de energia, ou seja, 1, 2, 3,….
De acordo com a fórmula fornecida -

Primeira órbita, isto é K-shellserá = 2 × 1 ² = 2
Segunda órbita, isto é L-shellserá = 2 × 2 ² = 8
Terceira órbita, isto é M-shellserá = 2 × 3 ² = 18
Quarta órbita, isto é N-shellserá = 2 × 4 ² = 32

Da mesma forma, o número máximo de elétrons que podem ser acomodados na órbita mais externa é 8.
Os elétrons não são preenchidos em uma determinada camada, a menos que as camadas internas sejam preenchidas. Isso significa que as conchas são preenchidas passo a passo; começando da casca interna para a externa.

Valência

Os elétrons, aqueles presentes na camada mais externa de um átomo, são conhecidos como valence elétrons.
De acordo com o modelo de Bohr-Bury, a camada mais externa de um átomo pode ter no máximo 8 elétrons.

Número atômico

O número total de prótons, presente no núcleo de um átomo, é conhecido como atomic number.
O número de prótons de um átomo determina o número atômico.
O número atômico é denotado por ‘Z’.
Prótons e nêutrons coletivamente são conhecidos como nucleons.

Número de massa

A soma do número total de prótons e nêutrons, presentes no núcleo de um átomo, é conhecida como mass number.

Isótopos

Os átomos do mesmo elemento, tendo o mesmo número atômico, mas diferentes números de massa, são conhecidos como isótopos. Por exemplo, o átomo de hidrogênio tem três isótopos, a saber, prótio, deutério e trítio.
As propriedades químicas dos isótopos de um átomo são semelhantes, mas suas propriedades físicas são diferentes.

Isobars

Átomos de diferentes elementos com diferentes números atômicos, que têm o mesmo número de massa, são conhecidos como isóbaros. Por exemplo, o número atômico do cálcio é 20 e o número atômico do argônio é 18; além disso, o número de elétrons nesses átomos é diferente, mas o número de massa de ambos os elementos é 40.

Introdução

Um processo no qual uma ou mais substâncias químicas reagem com outra substância química e são convertidas em uma ou mais substâncias diferentes é conhecido como reação química.

Equação química

Uma equação química é a demonstração simbólica de uma reação química; é representado por meio de símbolos e fórmulas. Por exemplo

Magnesium + Oxygen = Magnesium Oxide

Mg + O₂ = MgO
As substâncias magnésio e oxigênio são conhecidas como reagentes e são o resultado da reação, ou seja, o óxido de magnésio é conhecido como produto.
Lembre-se de que a massa total dos elementos presentes nos produtos de uma reação química deve ser igual à massa total dos elementos presentes nos reagentes.
O número de átomos de cada elemento permanece sempre o mesmo, antes e depois da reação química.

Tipos de reação química

A seguir estão os principais tipos de reação química -

Combination Reaction
Decomposition Reaction
Displacement Reaction

Vamos discutir cada um deles em breve -

Reação de Combinação

Quando duas ou mais substâncias (ou seja, elementos ou compostos) reagem para formar um único produto, essa reação é conhecida como combination reaction. Por exemplo

CaO(s) +H₂O(1)→Ca(OH)₂(aq)

(Quick lime) (Slaked lime)
Conforme ilustrado na reação acima, o óxido de cálcio e a água reagiram (ou combinaram) para formar um único produto, conhecido como hidróxido de cálcio.
A reação química na qual o calor também é liberado junto com a formação do produto é conhecida como exothermic chemical reactions.

Reação de Decomposição

A reação, na qual um único reagente se divide em produtos mais simples, é conhecida como reação de decomposição. Por exemplo

Na reação dada acima, os cristais de sulfato ferroso (isto é, FeSO ₄ , 7H ₂ O), quando aquecidos, perdem água e a cor dos cristais muda. Finalmente, ele se decompõe em óxido férrico (Fe ₂ O ₃ ), dióxido de enxofre (SO ₂ ) e trióxido de enxofre (SO ₃ ).

Reação de deslocamento

A reação, na qual um elemento desloca ou remove outro elemento, é conhecida como reação de deslocamento. Por exemplo

Fe(s)+ CuSO4(aq)→FeSO4(aq)+Cu(s)

(Copper sulphate)(Iron sulphate)
Na reação dada acima, o ferro desloca o cobre da solução de sulfato de cobre e forma o sulfato de ferro.

Oxidação e redução

Se uma substância ganha oxigênio durante uma reação, é conhecido como oxidation. Por outro lado, em uma reação, se uma substância perde oxigênio, é conhecido comoreduction. Por exemplo

Na reação dada acima, o óxido de cobre perde oxigênio e, portanto, é reduzido (isto é, redução); por outro lado, o hidrogênio ganha oxigênio e, portanto, é oxidado (isto é, oxidação).

Corrosão

Quando um metal é atacado por substâncias encontradas no ambiente imediato, como umidade, ácidos, etc., é conhecido como corrosion. Por exemplo, o revestimento preto na prata, o revestimento verde no cobre, etc.,

Ranço

Quando as gorduras e os óleos estão sendo oxidados, o processo é conhecido como ranço. Seu cheiro, sabor, cor, etc. também mudam; da mesma forma, tornava os alimentos impróprios para consumo.

Introdução

Provamos alimentos ácidos e amargos, é apenas por causa da presença de ácidos e bases, respectivamente.

Solução Litmus

O tornassol, que é extraído do líquen, tem cor roxa (veja a imagem abaixo), mas a condição é quando não é ácido nem básico, ou seja, neutro.

Torneio é basicamente uma planta pertencente a Thallophyta, e em experimentos químicos, é comumente usado como um indicador.
As substâncias, cujo odor muda em meio ácido ou básico, são conhecidas como olfactory indicadores.

Ácido ou base em uma solução aquosa

Os íons de hidrogênio em HCl são produzidos devido à presença de água. Em segundo lugar, a separação do íon H ⁺ das moléculas de HCl não pode ser feita na ausência de água. A fórmula química é ilustrada abaixo

HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl^–
Além disso, os íons de hidrogênio não podem existir sozinhos, mas podem existir na presença de moléculas de água. Portanto, os íons de hidrogênio são mostrados como H ⁺ (aq) ou íon hidrônio (H ₃ O ⁺ ). A fórmula química é -

H⁺ + H₂O → H₃O⁺
As bases que são solúveis em água são conhecidas como alkalis. Mas todas as bases não são solúveis em água.
Se água for adicionada a um ácido concentrado, o calor será gerado.
A mistura de um ácido ou base com a água resulta na diminuição da concentração de íons (ou seja, H ₃ O + / OH–) por unidade de volume e o processo é conhecido comodilution.

Escala de ph

Uma escala, usada na medição da concentração de íons de hidrogênio em uma solução, é conhecida como pH scale.
o ‘p’ em pH significa ‘potenz’, é um termo alemão, o que significa ‘power’.
O valor do pH é considerado simplesmente como um número, o que indica a natureza ácida ou básica de uma solução. Portanto, se a concentração de íon hidrônio for maior, o valor do pH será menor.
O valor da escala de pH varia entre ‘0’ e ’14;’ então, se o valor do pH for medido '0', isso significa - é muito acidic e se for 14, então significa - muito alkaline.
O valor neutro da escala de pH é ‘7’.
Em uma escala de pH, valores menores que 7 representam uma solução ácida e valores maiores que 7 representam uma solução básica.
Normalmente, o papel impregnado com o indicador comum é usado para medir o pH (veja a imagem abaixo) -

Da mesma forma, a força dos ácidos e da substância básica depende principalmente do número de íons H ⁺ e íons OH ^- produzidos, respectivamente.
A imagem a seguir ilustra aproximadamente (variações na cor) o valor do pH de algumas das substâncias comuns -

Importância do pH na vida cotidiana

O valor do pH de um corpo humano varia entre 7,0 e 7,8.
O estômago de um corpo humano produz ácido clorídrico que ajuda na digestão dos alimentos; surpreendentemente, não faz mal ao estômago.
No entanto, quando o estômago produz muito ácido (conhecido como indigestão), ele causa dor e irritação. Para obter alívio dessa dor, os médicos sugerem o uso de bases conhecidas como antiácidos.
Esses antiácidos neutralizam e controlam o aumento da quantidade de ácido.
Os dentes, que são feitos de fosfato de cálcio, são a substância mais dura do corpo. Porém, quando o pH na boca diminui (abaixo de 5,5), corrói os dentes.
O sal, normalmente, é formado pela combinação de ácido clorídrico e solução de hidróxido de sódio; e, a combinação é conhecida como cloreto de sódio.
Quando o valor do pH da água da chuva é medido como inferior a 5,6, é conhecido como acid rain.
Quando a chuva ácida flui para os rios, ela também diminui o pH da água do rio
A água ácida do rio é uma ameaça para a sobrevivência da vida aquática.

Pó Descolorante

O pó branqueador é produzido pela ação do cloro sobre a cal apagada seca [Ca (OH) ₂ ] e é representado como CaOCl ₂ .
O pó branqueador é normalmente usado na indústria têxtil, fábrica de papel, indústria química e desinfecção de água potável.

Bicarbonato de sódio

O bicarbonato de sódio é comumente usado na cozinha para preparar alimentos crocantes saborosos. Ele também cozinha alguns itens alimentares mais rápido.
O nome químico do bicarbonato de sódio é hidrogenocarbonato de sódio e a fórmula é NaHCO ₃ .

Refrigerante

A recristalização do carbonato de sódio resulta em carbonato de sódio.
A fórmula química do carbonato de sódio é Na ₂ CO ₃ .10H ₂ O.
O refrigerante para lavagem é comumente usado nas indústrias de vidro, sabão e papel.

Gesso

O gesso é um pó branco que os médicos usam como gesso para apoiar ossos fraturados.
O nome químico do gesso é sulfato de cálcio hemihidratado e a fórmula química é 2CaSO ₄ .H ₂ O.

Introdução

Os metais podem ser distinguidos dos não-metais com base em suas propriedades químicas e físicas.
A propriedade dos metais pelos quais eles podem ser transformados em folhas finas é conhecida como malleability.
A propriedade do metal pelo qual ele pode ser transformado em fios é conhecida como ductility.
Os metais são normalmente duros, maleáveis, lustrosos, dúcteis, sonoros e bons condutores de calor e eletricidade. Por exemplo, ferro, cobre, cálcio, alumínio, magnésio, etc.

Os materiais, que não são sonoros e são maus condutores de calor e eletricidade, são conhecidos como non-metals. Por exemplo, enxofre, carbono, oxigênio, fósforo, etc.
Alguns metais, como sodium e potassium são macios e podem ser cortados com uma faca.
Mercury é o único metal que permanece no estado líquido à temperatura ambiente.
Quando o dióxido de enxofre é dissolvido em água, o ácido sulfuroso é formado. Ilustração - Dióxido de enxofre (SO ₂ ) + Água (H ₂ O) → Ácido sulfuroso (H ₂ SO ₃ ).
Os óxidos de não metais são de natureza ácida.
O ácido sulfuroso muda o papel de tornassol para vermelho.
O fósforo é um não metal muito reativo e pega fogo sempre que exposto ao ar.
Para evitar o contato do fósforo com o oxigênio atmosférico, o fósforo é armazenado na água.
Na queima, os metais reagem facilmente com o oxigênio e produzem óxidos metálicos, que são de natureza básica.
Os não metais reagem com o oxigênio e produzem óxidos não metálicos; estes são de natureza ácida.
Alguns metais reagem com a água e produzem hidróxidos metálicos e gás hidrogênio.
Os não metais normalmente não reagem com a água.
Os metais também reagem com ácidos e produzem gás hidrogênio e sais metálicos.
Os não metais normalmente não reagem com os ácidos.

Usos de metais e não metais

Os metais são usados na fabricação de máquinas, aviões, automóveis, trens, satélites, dispositivos industriais, utensílios de cozinha, caldeiras de água, etc.
Não-metais são usados em fertilizantes para melhorar o crescimento das plantas.
Não metálicos são usados na purificação de água.
Não metais são usados em crackers.

Introdução

Um material sólido, que normalmente é duro, maleável, brilhante, fusível e dúctil, é conhecido como metais. Por exemplo, ferro, cobre, alumínio, magnésio, sódio, chumbo, zinco, etc.
Normalmente, os metais têm boa condutividade elétrica e térmica.

Os metais, em seu estado puro, possuem uma superfície brilhante, conhecida como metallic luster.
Os metais podem ser batidos em folhas finas; esta propriedade é conhecida comomalleability.
A propriedade dos metais a serem atraídos para os fios finos é conhecida como ductility. Por exemplo, o ouro é o metal mais dúctil.
Prata e cobre são os melhores condutores de calor.

Não Metais

Os não-metais são normalmente encontrados em estados sólidos ou gasosos. No entanto, o bromo é uma exceção encontrada no estado líquido.
Alguns dos principais exemplos de não metais são carbono, enxofre, iodo, oxigênio, hidrogênio, etc.

Fatos sobre metais e não metais

Todos os metais existem na forma sólida à temperatura ambiente, exceto o mercúrio.
O gálio e o césio têm pontos de fusão muito baixos; esses dois metais derretem até na palma da mão.
O iodo não é metálico, mas é lustroso (lustroso é a propriedade do metal).
O carbono é um não metal que pode existir em diferentes formas. Cada forma é chamada de alótropo.
O diamante é um alótropo de carbono e é a substância natural mais dura que se conhece.
O ponto de fusão e ebulição do diamante é muito alto.
Grafite também é alótropo de carbono; é um condutor de eletricidade.
Metais alcalinos, como lítio, potássio, sódio, são exemplos de metais macios, pois podem ser cortados com faca.
Quase todos os metais, quando combinados com o oxigênio, formam óxidos metálicos.
Metais diferentes têm frequências de reação diferentes; alguns reagem lentamente, mas alguns reagem muito rápido. Por exemplo, o potássio e o sódio são muito reativos e pegam fogo apenas se mantidos ao ar livre.
Portanto, o potássio e o sódio são mantidos imersos em óleo de querosene para que não possam pegar fogo.
No entanto, entre todos os metais, o sódio (mais provavelmente) é o metal mais reativo.
A anodização é um processo de formação de uma espessa camada protetora de óxido de alumínio e que protege da corrosão.
Os elementos ou compostos que ocorrem naturalmente na crosta (camada superior) da terra são conhecidos como minerais.
Os minerais em forma bruta são conhecidos como ores. Por exemplo, ouro, prata, ferro etc. (minério de ferro mostrado na imagem abaixo) -

Os minérios, que são extraídos da terra, costumam estar contaminados com grandes quantidades de impurezas, como mistura com alguns elementos, solo, areia, etc., conhecidos como ‘gangue’.
Com base na natureza reativa e extração dos minérios, os metais podem ser classificados como -

Introdução

O carbono desempenha um papel muito importante para todos os seres vivos.
A quantidade de carbono na crosta terrestre é de apenas 0,02%, disponível na forma de minerais como carbonatos, hidrogenocarbonatos, carvão e petróleo.
A presença de carbono na atmosfera terrestre é de 0,03%, na forma de dióxido de carbono.

Compostos de Carbono

Quase todos os compostos de carbono (exceto alguns) são maus condutores de eletricidade.
O diamante e a grafite são formados por átomos de carbono; no entanto, a diferença está entre eles na maneira como os átomos de carbono estão ligados uns aos outros.
No diamante, cada átomo de carbono está ligado a quatro outros átomos de carbono e forma uma estrutura tridimensional rígida (veja a imagem abaixo).

No grafite, cada átomo de carbono está ligado a três outros átomos de carbono no mesmo plano, o que dá uma matriz hexagonal (veja a imagem abaixo) -

Também há diferença em algumas estruturas físicas de diamante e grafite.
O diamante é a substância mais dura conhecida, enquanto a grafite é uma substância lisa e escorregadia.
O grafite é um bom condutor de eletricidade, enquanto o diamante não.
A tabela a seguir ilustra as estruturas de compostos de carbono e hidrogênio -

Nome	Fórmula	Estrutura
Metano	CH ₄
Etano	C ₂ H ₆
Propano	C ₃ H ₈
Butano	C ₄ H ₁₀
Pentano	C ₅ H ₁₂
Hexano	C ₆ H ₁₄

Os compostos, que têm fórmula molecular idêntica, mas estruturas diferentes, são conhecidos como structural isomers (veja a estrutura Butano fornecida abaixo).

Os hidrocarbonetos saturados são conhecidos como alkanes.
Os hidrocarbonetos insaturados, que compreendem uma ou mais ligações duplas, são conhecidos como alkenes.
Os hidrocarbonetos insaturados, que compreendem uma ou mais ligações triplas, são conhecidos como alkynes.

Uso de álcool como combustível

As plantas de cana-de-açúcar muito eficientes convertem a luz solar em energia química e seu caldo pode ser usado para preparar melaço.
Quando o melaço é fermentado, ele produz álcool (etanol).
Alguns países já usam álcool como aditivo na gasolina, por ser um combustível mais limpo.
Esse álcool, ao ser queimado em ar suficiente (oxigênio), dá origem apenas a dióxido de carbono e água.

Ésteres

Os ésteres são substâncias com cheiro doce, que são mais comumente formados pela reação de um ácido e um álcool (veja a imagem abaixo - ilustrando a formação de ésteres).

Quando os ésteres reagem na presença de um ácido ou base, ele retorna o álcool e o ácido carboxílico.
A reação de ésteres com um ácido ou uma base, é conhecida como saponification porque é usado na preparação de sabonetes.
As moléculas de sabão normalmente são sais de sódio ou potássio de ácidos carboxílicos de cadeia longa.
Curiosamente, a extremidade iônica do sabão se dissolve na água, enquanto a cadeia de carbono se dissolve no óleo. Essas características típicas das moléculas de sabão formam estruturas conhecidas comomicelles (veja a imagem abaixo)

Nas micelas, uma das extremidades das moléculas está voltada para a gota de óleo, enquanto a extremidade iônica permanece do lado de fora.
A micela de sabão ajuda a dissolver a sujeira na água; da mesma forma, as roupas são limpas.
Por outro lado, os detergentes são geralmente sais de amônio ou sulfonato de ácidos carboxílicos de cadeia longa, que permanecem eficazes mesmo em água dura.
Os detergentes costumam ser usados para fazer xampus e alguns outros produtos para limpar roupas.

Introdução

Existem cerca de 115 elementos que conhecemos até hoje.
Com base em suas propriedades, todos os elementos são organizados em ordem, conhecida como tabela periódica.
Johann Wolfgang Döbereiner, um cientista alemão, tentou organizar os elementos pela primeira vez em 1817.
John Newlands, um cientista inglês, também tentou organizar os elementos então conhecidos (em 1866).
John Newlands havia seguido a ordem de aumentar as massas atômicas para organizar os elementos.
Newlands começou com o elemento de menor massa atômica (como o hidrogênio) e terminou no tório, que era o 56º elemento (na época).

O arranjo de elementos de Newlands é conhecido como “Lei das Oitavas”, já que em seu arranjo cada oito elementos tinha propriedades semelhantes às do primeiro. Por exemplo, as propriedades do lítio e do sódio são iguais.

Sa (fazer)	re (re)	Ga (mi)	Ma (fa)	Pa (então)	da (la)	ni (ti)
H	Li	Estar	B	C	N	O
F	N / D	Mg	Al	Si	P	S
Cl	K	Ca	Cr	Ti	Mn	Fe
Co & Ni	Cu	Zn	Y	Dentro	Como	Se
Br	Rb	Sr	Ce & La	Zr

Newlands também o comparou com as oitavas encontradas na música (veja a tabela acima).
Na música indiana, as sete notas musicais são - sa, re, ga, ma, pa, da, ni; entretanto, no oeste, as notas musicais são - dó, ré, mi, fa, so, la, ti.
Além disso, a fim de encaixar alguns elementos em sua tabela, Newlands colocou dois elementos na mesma célula (veja a tabela fornecida acima - cobalto e níquel mantidos na mesma célula), mas esta técnica não funcionou, pois eles têm propriedades diferentes.
No entanto, a lei da oitava tinha limitação, pois era aplicável apenas ao cálcio; e, depois do cálcio, cada oitavo elemento não tinha propriedades semelhantes às do primeiro.

Tabela Periódica de Mendeléev

Dmitri Ivanovich Mendeléev, um químico russo, que tentou organizar os elementos com sucesso.
Mendeléev organizou os elementos com base em suas propriedades fundamentais (dos elementos), a massa atômica, bem como na similaridade das propriedades químicas.
Durante o tempo de Mendeleev, apenas 63 elementos eram conhecidos.
A Tabela Periódica de Mendeléev consiste em colunas verticais conhecidas como ‘groups’ e linhas horizontais conhecidas como ‘periods.’

A Lei Periódica de Mendeléev afirma que

'As propriedades dos elementos são a função periódica de suas massas atômicas'.
Mendeléev organizou a sequência de forma invertida para que os elementos com propriedades semelhantes pudessem ser agrupados.
Mendeléev deixou espaço para alguns elementos, que não foram descobertos na época; ele previu corajosamente sobre a existência de elementos futuros.
Uma das maiores limitações da fórmula Periódica de Mendeléev é - nenhuma posição fixa foi atribuída ao hidrogênio na Tabela Periódica.

Tabela Periódica Moderna

Em 1913, Henry Moseley, um físico inglês, descobriu que o número atômico de um elemento é uma propriedade mais fundamental em comparação com sua massa atômica.
Com base na descoberta de Moseley, a Lei Periódica de Mendeléev foi modificada e o número atômico foi adotado como base da Tabela Periódica Moderna.
A Lei Periódica Moderna afirma -

'Propriedades dos elementos são uma função periódica de seu número atômico.'
18 colunas verticais conhecidas como 'groups'e 7 linhas horizontais conhecidas como 'períodos' são definidas na Tabela Periódica Moderna.
Na Tabela Periódica Moderna, os elementos são dispostos de forma a mostrar a periodicidade das propriedades, como tamanho atômico, valência ou capacidade de combinação e características metálicas e não metálicas (dos elementos).
Na Tabela Periódica Moderna, o caráter metálico diminui ao longo de um período e aumenta no grupo.
Por outro lado, não metais são eletronegativos, pois tendem a formar ligações ganhando elétrons.
Na Tabela Periódica Moderna, os não-metais são colocados no lado direito (do topo).

Introdução

As roupas que vestimos são feitas de tecidos e os tecidos são feitos de fibras, obtidas de fontes naturais ou artificiais.
A fonte natural de fibras é o algodão, lã, seda, etc., obtidos de plantas ou animais.
As fibras sintéticas são feitas por seres humanos; portanto, são chamadas de fibras sintéticas ou artificiais.
Uma fibra sintética é geralmente uma cadeia de pequenas unidades que são unidas; cada pequena unidade é uma substância química.

Tipos de fibras sintéticas

A seda artificial é geralmente conhecida como Rayon.
O rayon (fibra) foi obtido por tratamento químico da polpa de madeira.
A fibra, preparada a partir de carvão, água e ar, é conhecida como Nylon.

O náilon foi a primeira fibra totalmente sintética.
Polyestertambém é uma fibra sintética; é fibra sem rugas. Por exemplo, terileno.
PET é uma das formas familiares de poliéster e é usado para fazer utensílios, garrafas, filmes, fios e muitos outros produtos úteis.
O poliéster (poli + éster) é composto de unidades repetidas de um produto químico conhecido como éster.
O plástico também é uma espécie de polímero, como a fibra sintética.
O polietileno (poli + eteno) é um exemplo comum de plástico.
Existem alguns plásticos que, quando moldados uma vez, não podem ser amolecidos pelo aquecimento; portanto, são conhecidos como plásticos termoendurecíveis. Por exemplo, baquelite e melamina.
A baquelite é um mau condutor de calor e eletricidade; portanto, é usado na fabricação de interruptores elétricos, cabos de vários utensílios, etc.
A melamina resiste ao fogo e pode tolerar o calor melhor do que outros plásticos; portanto, é usado para fazer ladrilhos, utensílios de cozinha e tecidos.
Um material que é decomposto por meio de processos naturais, por exemplo, ação de bactérias, é conhecido como biodegradável.
Um material que não pode ser facilmente decomposto por processos naturais é conhecido como não biodegradável.
O plástico não é amigo do ambiente.

Introdução

Os recursos, que estão presentes em quantidade ilimitada na natureza e provavelmente não serão exauridos pelas atividades humanas, são conhecidos como Inexhaustible Natural Resources. Por exemplo, luz solar, ar.
Os recursos, que estão presentes em quantidade limitada na natureza e provavelmente serão exauridos pelas atividades humanas, são conhecidos como Exhaustible Natural Resources. Por exemplo, florestas, vida selvagem, minerais, carvão, petróleo, gás natural, etc.
Recursos naturais esgotáveis foram formados a partir de restos mortais de organismos vivos (fósseis); portanto, esses recursos naturais também são conhecidos comofossil fuels. Por exemplo, carvão, petróleo e gás natural.

Carvão

O carvão é duro como pedra e de cor preta.
O carvão é um dos combustíveis usados para cozinhar alimentos.

O carvão é usado em usinas termelétricas para produzir eletricidade.
Sob alta pressão e alta temperatura, as plantas mortas que ficaram enterradas no interior da Terra, foram lentamente convertidas em carvão.
O carvão contém principalmente carbono.
O lento processo de conversão da vegetação morta em carvão é conhecido como carbonização.
O carvão é formado a partir de restos de vegetação; portanto, também é conhecido como combustível fóssil.
Quando o carvão queima, ele produz principalmente gás dióxido de carbono.
Quando o carvão é processado na indústria, ele produz alguns produtos úteis, como coque, alcatrão de carvão e gás de carvão.
Coke é uma substância dura, porosa e preta.
A Coca é uma forma pura de carbono.
O coque é amplamente utilizado na fabricação de aço e na extração de muitos metais.
O alcatrão de carvão é um líquido preto e espesso com um cheiro desagradável.
O alcatrão de carvão é uma mistura de cerca de 200 substâncias.
Os produtos, obtidos a partir do alcatrão de carvão, são utilizados como matéria-prima para a fabricação de diversas substâncias utilizadas no dia a dia e na indústria. Por exemplo, explosivos, tintas, materiais para telhados, tintas sintéticas, drogas, perfumes, plásticos, materiais fotográficos, etc.
Naphthalene balls, obtidos a partir do alcatrão de carvão, são usados para repelir mariposas e outros insetos.
Bitumen, obtido a partir de produto de petróleo, é usado no lugar do alcatrão de carvão para a metalagem das estradas.
Durante o processamento de carvão para obtenção de coque, coal gas é obtido.
Em 1810, pela primeira vez em Londres, Reino Unido, o gás carvão foi utilizado para iluminação pública e em 1820, em Nova York, EUA.
Atualmente, o gás de carvão é usado como fonte de calor.

Petróleo

A gasolina e o diesel são obtidos a partir de um recurso natural conhecido como petróleo.
O petróleo foi formado a partir dos organismos que vivem no mar.
Ao longo de milhões de anos (os organismos mortos enterrados dentro da terra), na presença de alta temperatura, alta pressão e na ausência de ar, os organismos mortos se transformam em petróleo e gás natural.
Em 1859, o primeiro poço de petróleo do mundo foi perfurado na Pensilvânia, nos EUA.
Em 1867, o petróleo ficou preso em Makum em Assam, Índia.
Na Índia, o petróleo é amplamente encontrado em Assam, Gujarat, Mumbai High, Maharashtra e nas bacias dos rios de Godavari e Krishna.
A imagem a seguir ilustra a camada de gás e óleo -

O petróleo é uma mistura de vários constituintes, como gasolina, gás de petróleo, diesel, óleo lubrificante, cera de parafina, etc.
O processo de separação dos vários constituintes do petróleo é conhecido como refining.
As diferentes substâncias úteis, que são obtidas a partir do petróleo e do gás natural, são conhecidas como 'Petroquímicos'.
Os produtos petroquímicos são utilizados na fabricação de detergentes, fibras (poliéster, náilon, acrílico etc.), polietileno e outros plásticos artificiais.
O gás hidrogênio, obtido do gás natural, é utilizado na produção de fertilizantes (uréia).
Por ter grande importância comercial, o petróleo também é conhecido como ‘black gold.’
O gás natural é normalmente armazenado sob alta pressão e, portanto, conhecido como Compressed Natural Gas (CNG).
O CNG é usado para geração de energia e combustível para veículos.
The following table illustrates various constituents of petroleum and their uses −

Constituintes do petróleo	Usos
Gás de petróleo na forma líquida (GLP)	Combustível para casa e indústria
Gasolina	Combustível para motor, combustível de aviação, solvente para lavagem a seco
Diesel	Combustível para veículos motorizados pesados, geradores elétricos
Querosene	Combustível para fogões, lâmpadas e aviões a jato
Óleo lubrificante	Lubrificação
Cera de parafina	Pomadas, velas, vaselina, etc.
Betume	Tintas, pavimentação de estradas

Introdução

Um processo químico no qual uma substância reage com o oxigênio e emite calor é conhecido como combustion.
A substância que sofre combustão é chamada de combustible ou fuel.
O combustível pode ser sólido, líquido ou gasoso.
Durante a combustão, a luz também é emitida na forma de um flame ou como um glow.

As substâncias que vaporizam durante o tempo de combustão, dão chamas.
Existem três zonas diferentes de uma zona escura de chama, zona luminosa e zona não luminosa.

Diferentes substâncias pegam fogo em diferentes temperaturas.
A temperatura mais baixa em que uma substância pega fogo é conhecida como seu ignition temperature.
Um fósforo contém trissulfeto de antimônio e clorato de potássio.
A superfície de atrito do fósforo contém vidro em pó e um pouco de fósforo vermelho.
O fósforo vermelho é muito menos perigoso.
Quando o palito de fósforo é batido contra a superfície de atrito, algum fósforo vermelho é convertido em fósforo branco; o processo reage imediatamente com o clorato de potássio presente na cabeça do palito de fósforo e produz calor suficiente para inflamar o trissulfeto de antimônio; da mesma forma, começa a combustão.
As substâncias, que têm temperatura de ignição muito baixa e podem facilmente pegar fogo com uma chama, são conhecidas como inflammable substances. Por exemplo. gasolina, álcool, gás liquefeito de petróleo (GLP), etc.

Extintor de incêndio

Water é o extintor de incêndio mais comum.
A água, como extintor de incêndio, só funciona quando coisas como madeira e papel estão pegando fogo.

Se o equipamento elétrico estiver em chamas, a água pode conduzir eletricidade e danificar quem tentar apagar o fogo.
A água também não é um bom extintor de incêndios que envolvem óleo e gasolina.
Para incêndios que envolvem equipamentos elétricos e materiais inflamáveis, como gasolina, o Dióxido de Carbono (CO2) é o melhor extintor.

Uma das maneiras de obter CO2 é liberar bastante pó seco de produtos químicos, como bicarbonato de sódio (bicarbonato de sódio) ou bicarbonato de potássio.
O fósforo queima no ar em temperatura ambiente.
A quantidade de energia térmica produzida na combustão completa de 1 kg de um combustível é conhecida como seu calorific value.
O valor calorífico de um combustível é medido em uma unidade chamada kilojoule por kg (kJ / kg).
The following table illustrates the Calorific Values of Different Fuels −

Combustível	Valor Calorífico (kJ / kg)
Bolo de esterco de vaca	6000-8000
Madeira	17.000-22.000
Carvão	25000-33000
Gasolina	45000
Querosene	45000
Diesel	45000
Metano	50000
CNG	50000
GLP	55000
Biogás	35000-40000
Hidrogênio	150000

Combustão da maioria das liberações de combustíveis carbon dioxide no ambiente.
O aumento da concentração de dióxido de carbono no ar é a causa mais provável global warming.
O aumento da temperatura da atmosfera terrestre é conhecido como Global Warming.
O aquecimento global provoca o derretimento das geleiras polares, o que leva a um aumento do nível do mar que acaba causando inundações nas regiões costeiras.
Os óxidos de enxofre e nitrogênio se dissolvem na água da chuva e formam ácidos; esse tipo de chuva é conhecido comoacid rain.