propriedades

Propriedades

Íon

Um íon é uma espécie eletricamente carregada: um átomo ou uma molécula que tenha perdido ou ganho um ou mais elétrons. Os cátions são íons carregados positivamente (por exemplo, o cátion sódio: Na⁺) e os ânions são os íons carregados negativamente (por exemplo, ânion cloreto: Cl^-). Como exemplos de íons poliatômicas podem ser citados os íons hidróxido (OH^-) e fosfato (PO₄^3-). Íons em fase gasosa são frequentemente chamados de plasma.

Acidez e basicidade

Substâncias possuem propriedades ácidas e/ou básicas. Existem diferentes teorias que explicam o comportamento ácido-base. A mais simples é a teoria de Arrhenius, que diz que um ácido é uma substância que produz íons hidrônio, quando dissolvida em água; e uma base é uma substânccia que produz íons hidroxila, quando dissolvida em água. De acordo com a teoria ácido-base de Brønsted-Lowry, ácidos são substâncias que doam um cátion hidrogênio a outra substância em uma reação química; por extensão, uma base é a substância que recebe estes íons hidrogênio. A terceira teoria é teoria ácido-base de Lewis, o qual é baseado na formação de ligações químicas. A teoria de Lewis explica que um ácido é uma substância que é capaz de aceitar um par de elétrons de uma outra substância durante o processo de formação da ligação química, enquanto que a base é uma substância que cede um par de elétrons para formar uma nova ligação. Existem várias outras maneiras em que uma substância pode ser classificada como um ácido ou de uma base, como é evidente na história deste conceito.

A acidez pode ser mensurada especialmente por dois métodos. Uma delas, com base na definição de Arrhenius de acidez, é o potencial hidrogeniônico (pH). O pH é definido como o logarítmo decimal do inverso da atividade de íons hidrogênio, a_H+, em uma solução.

Assim, as soluções que têm um baixo pH tem alta concentração de íons hidrônio, e pode-se dizer que são mais ácidas. Outra maneira, que tem como base a definição de Bronsted-Lowry, é a constante de dissociação de um ácido (K_a), que medem a capacidade relativa de uma substância para agir como um ácido sob a definição de Bronsted-Lowry. Isto é, as substâncias com um K_a maior são mais propensas a doar íons hidrogênio em reações químicas do que aquelas com menores valores de K_a.A constante de acidez ou constante de dissociação ácida, K_a, é definida por:

Fase

Um típico diagrama de fase, detalhando a variação de fases da água em termos de pressão e temperatura. A linha pontilhada dá o comportamento anômalo da água. As linhas verdes marcam o ponto de congelamento e a linha azul o ponto de ebulição.

Em ciências físicas, fase é uma região do espaço (um sistema termodinâmico), no qual todas as propriedades físicas são essencialmente uniformes. Exemplos de propriedades físicas incluem a densidade, índice de refração, magnetização e composição química. Uma descrição mais simples é que uma fase é uma região de um material que é quimicamente uniforme, fisicamente distinta e (frequentemente) mecanicamente separáveis. Num sistema composto por gelo e água num frasco de vidro, os cubos de gelo são uma fase, a água é uma segunda fase e o ar úmido sobre a água é uma terceira fase.

A termo fase é usado às vezes como sinônimo de estado da matéria. Além disso, por vezes é utilizado para se referir a um conjunto de estados de equilíbrio demarcados em termos de variáveis ​​de estado, tais como pressão e temperatura por um limite de fase em um diagrama de fases. Como os limites de fase se relacionam às alterações na organização da matéria, tais como a mudança do estado líquido para o estado sólido ou de uma alteração mais sutil de uma estrutura de cristal para o outro, este último uso é semelhante à utilização de fase como sinônimo de estado da matéria. No entanto, o uso dos termos estado da matéria e diagrama de fase não são compatíveis com a definição formal citada acima e o significado pretendido deve ser determinado a partir do contexto em que o termo é utilizado. Diferentes tipos de estados ou fases são considerados com o sólido, líquido e gasoso, o condensado de Bose-Einstein e o plasma, sendo que esttes dois últimos são estudados em níveis avançados da física.

Ligação

Uma ligação química ocorre quando uma interação entre os átomos permite a formação de substâncias químicas que contêm dois ou mais átomos. A ligação é provocada por força de atração eletrostática entre as cargas opostas, quer entre elétrons e os núcleos, ou como o resultado de uma atração dipolar. A força das ligações químicas varia consideravelmente em termos energéticos; existem "ligações fortes", como as ligações covalentes ou iônicas e "ligações fracas", tais como interações dipolo-dipolo, a força dispersão de London e ligações de hidrogênio. A muitos compostos, a teoria da ligação de valência, o modelo de repulsão dos pares eletrônicos (VSEPR) e o conceito do número de oxidação são usados para explicar a estrutura molecular e formação das ligações químicas. Outras teorias de ligação, como a teoria do orbital molecular também são muito utilizadas.

Reação

 

Vídeo demonstrando uma reação química. Duas soluções incolores são misturadas (uma solução contendo íons persulfato ou outra contendo íons iodeto). Aparentemente nada acontece. Passados alguns segundos, a solução se torna azulada. Iodo molecular e íons sulfato são os produtos desta reação.

Uma reação química é um processo que leva a transformação de uma substâncias a outra.Classicamente, as reações químicas compreendem alterações que envolvem o movimento dos elétrons na formação e quebra de ligações químicas entre os átomos. A substância (ou substâncias) inicialmente envolvida numa reação química é chamada de reagente. As reações químicas produzem um ou mais produtos, que em geral têm propriedades diferentes das dos reagentes. Reações muitas vezes consistem de uma sequência de subetapas e as descrição exata sobre o curso destas reações ilustram um mecanismo de reação. As reações químicas são descritas com equações químicas que apresentam graficamente os materiais de partida, os produtos finais e os intermediários, por vezes, as condições de reação.

Reações químicas acontecem a uma taxa reacional característica a uma dada concentração e temperatura. Reações que ocorrem rapidamente são descritas como espontâneas, que não exigem o fornecimento de energia extra. As reações não espontâneas ocorrem tão lentamente que exigem a introdução de algum tipo de energia adicional (tal como o calor, luz ou de eletricidade), a fim de se completar ou atingir o equilíbrio químico.

Diferentes reações químicas são combinadas durante a síntese química, de modo a obter um produto desejado. Em bioquímica, uma série de reações químicas formam as vias metabólicas. Estas reações são geralmente mediadas por enzimas. Estas enzimas catalisam muitas reações que não ocorreriam sob condições presentes no interior de uma célula.

O conceito geral de reação química foi estendido para entidades menores do que os átomos, incluindo as reações nucleares, decaimentos radioativos e reações entre partículas elementares, como descrito pela teoria quântica de campos.

Redox

Reações redox (redução-oxidação) incluem todas as reações químicas em que átomos têm o seu estado de oxidação alterado por transferência de elétrons, seja pelo ganho (redução) ou perda de elétrons (oxidação). As substâncias que possuem a capacidade de oxidar outras substâncias sã chamadas de oxidantes (agentes oxidantes). Do mesmo modo, as substâncias que tem a capacidade de reduzir outras substâncias são ditas redutoras e são conhecidos como agentes redutores. Um redutor transfere elétrons a outra substância, então ele sofre oxidação. A oxidação e redução refletem a alteração no número de oxidação - a transferência efectiva de electrões nunca pode ocorrer. Assim, a oxidação é melhor definida como um aumento no número de oxidação, de redução e como uma diminuição no número de oxidação.

Equilíbrio

Em uma reação química, o equilíbrio químico é o estado em que ambos os reagentes e produtos estão presentes em concentrações e estas não tendem a se alterar com o tempo. Geralmente, este estado resulta quando a reação (produtos para reagentes) prossegue à mesma taxa que a reação inversa (produtos para reagentes). As taxas reacionais de ambas não são iguais a zero, mas sendo iguais, não existem alterações líquidas das concentrações tanto dos reagentes quanto dos produtos. Este processo é chamado de equilíbrio dinâmico.

Energia

No contexto da química, a energia é um atributo de uma substância como uma consequência da agregação de sua estrutura atômica ou molecular. Uma vez que uma transformação química gera mudanças na estrutura de uma substância, o processo é invariavelmente acompanhado por um aumento ou diminuição de energia nas substâncias envolvidas. Parte da energia é transferida entre o ambiente e os reagentes sob a forma de calor ou de luz, assim, os produtos de uma reação podem ser mais ou menos energéticos do que os reagentes.

A reação é dita ser exergônica a variação da energia livre de Gibbs tem valor negativo, indicando a possibilidade de uma reação espontânea. No caso de endergônicas a situação é inversa. A reação é dito ser exotérmica se liberta calor para o ambiente e as reações exotérmicas absorvem o calor do meio.

As reações químicas são invariavelmente impossível, a menos que os reagentes superem uma barreira de energia conhecida como energia de ativação. A velocidade de uma reação química (em dada temperatura T) está relacionada com a energia de ativação E pelo Fator de Boltzmann, - que expressa a possibilidade de uma molécula ter uma energia maior ou igual a E em dada temperatura T. Esta dependência exponencial da taxa de reação em dada temperatura é conhecida como equação de Arrhenius. A energia de ativação necessária para que uma reação química ocorra pode ser na forma de calor, luz, eletricidade ou força mecânica sob a forma de ultra-som.

O conceito de energia livre, que também incorpora considerações sobre entropia, é um meio muito útil para prever a possibilidade de ocorrência de uma reação química e determinar o estado de equilíbrio de uma reação em termodinâmica química. A reacção só é possível se a mudança total na energia livre de Gibbs negativa, , e, se for igual a zero, a reação química está em equilíbrio.

Existem apenas limitados possíveis estados de energia para elétrons, átomos e moléculas. Estas são determinadas pelas regras da mecânica quântica, que exigem quantização da energia. Os átomos e moléculas em um estado energético estão em estado excitado. Moléculas e átomos que substância neste estado energético são frequentemente muito mais reativos, isto é, mais passíveis de reações químicas.

A fase de uma substância é determinada pela sua energia própria e a energia do ambiente. Quando as forças intermoleculares de uma substância é tal que a energia do ambiente não é suficiente para superá-las, ocorrem então as fases mais ordenada, como líquido e sólido, como é o caso com a água (H₂O), um líquido à temperatura ambiente porque a sua moléculas estão ligados por ligações de hidrogênio^. O sulfeto de hidrogênio (H₂S) é um gás a temperatura e pressão padrão, porque suas moléculas interagem por interações dipolo-dipolo, que são mais fracas.

A transferência de energia a partir de uma substância química para outra depende do tamanho dos quantas de energia emitidos a partir de uma substância. No entanto, a energia térmica é frequentemente transferida mais facilmente de qualquer substância para outra, porque os fônons responsáveis ​​pelos níveis de energia vibracional e rotacional em uma substância têm muito menos energia do que os fótons invocados para a transferência de energia eletrônica. Assim, pdevido os níveis de energia vibracional e rotacional serem mais próximos espacialmente mais espaçados do que os níveis eletrônicos de energia, o calor é mais facilmente transferido entre substâncias em relação à luz ou de outras formas de energia electrônica. Por exemplo, a radiação eletromagnética ultravioleta não é transferida com o máximo de eficiência de uma substância a outra como a energia térmica ou elétrica.

A existência de níveis de energia característicos para as diferentes substâncias químicas é útil para a sua identificação por meio da análise de linhas espectrais. Diferentes tipos de espectros são frequentemente utilizados em espectroscopia, por exemplo, o infravermelho e microondas. A espectroscopia também é utilizada para identificar a composição de objetos remotos - como estrelas e galáxias distantes - analisando os seus espectros de radiação.

Espectro de emissão do ferro
Link: http://pt.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica