Fundamentos da Química: Átomos e Ligações

• Química é o estudo da matéria, suas propriedades e transformações.
• A química é uma ciência central que interconecta biologia, física e geologia.

Átomos e Moléculas

• Átomos são as unidades fundamentais da matéria, compostos por prótons, nêutrons e elétrons.
• Prótons possuem carga positiva, nêutrons não têm carga e elétrons possuem carga negativa.
• O número de prótons define o elemento químico.
• Moléculas se formam quando dois ou mais átomos se unem quimicamente.
• A fórmula química representa os tipos e quantidades de átomos em uma molécula.

Tabela Periódica

• Organiza os elementos químicos por número atômico e propriedades.
• Elementos no mesmo grupo (coluna) compartilham propriedades químicas semelhantes.
• Metais estão à esquerda, não metais à direita e metaloides possuem propriedades intermediárias.
• A tabela permite prever propriedades de elementos e compostos.

Ligações Químicas

• Ligações iônicas ocorrem entre íons de cargas opostas devido à transferência de elétrons.
• Ligações covalentes ocorrem quando átomos compartilham elétrons.
• Ligações metálicas ocorrem entre átomos de metais, com elétrons deslocalizados.
• A eletronegatividade determina a polaridade em uma ligação covalente.

Estados da Matéria

• Sólido: forma e volume definidos.
• Líquido: volume definido, forma variável.
• Gasoso: forma e volume variáveis.
• Plasma: gás ionizado em alta temperatura.
• A adição ou remoção de calor causa mudanças de fase.

Reações Químicas

• Envolvem a quebra e formação de ligações químicas.
• Uma equação química representa uma reação usando símbolos e fórmulas.
• As equações devem ser balanceadas para seguir a lei da conservação da massa.
• Catalisadores aceleram as reações sem serem consumidos.

Estequiometria

• Estuda as relações quantitativas entre reagentes e produtos em uma reação.
• Mol é a unidade de quantidade de substância, contendo 6.022 x 10^23 entidades (Número de Avogadro).
• A massa molar é a massa de um mol de uma substância.
• Cálculos estequiométricos preveem as quantidades de reagentes e produtos.

Soluções

• Mistura homogênea de duas ou mais substâncias.
• O solvente está em maior quantidade, enquanto o soluto está em menor quantidade.
• Concentração é a quantidade de soluto em uma quantidade específica de solvente ou solução.
• Solubilidade é a quantidade máxima de soluto que se dissolve em um solvente a uma dada temperatura.

Ácidos e Bases

• Ácidos doam íons de hidrogênio (H+) em solução aquosa.
• Bases aceitam íons de hidrogênio ou doam íons hidróxido (OH-) em solução aquosa.
• pH mede a acidez ou basicidade de uma solução.
• Ácidos fortes e bases fortes se dissociam completamente em água.
• A titulação determina a concentração de um ácido ou base.

Termoquímica

• Estuda as mudanças de calor em reações químicas.
• Entalpia (H) mede o conteúdo de calor de um sistema.
• Reações exotérmicas liberam calor (ΔH < 0).
• Reações endotérmicas absorvem calor (ΔH > 0).
• A Lei de Hess calcula a variação de entalpia usando outras reações.

Cinética Química

• Estuda as taxas de reações químicas.
• A taxa de reação é a variação na concentração de um reagente ou produto por unidade de tempo.
• Concentração, temperatura e catalisadores afetam a taxa de reação.
• A equação de Arrhenius relaciona a taxa de reação com a temperatura e a energia de ativação.

Equilíbrio Químico

• Estado onde as taxas das reações direta e inversa se igualam.
• A constante de equilíbrio (K) relaciona as concentrações de reagentes e produtos no equilíbrio.
• O Princípio de Le Chatelier estabelece que um sistema em equilíbrio responde a uma perturbação para aliviar o estresse.

Química Orgânica

• Estudo de compostos contendo carbono.
• O carbono forma ligações fortes com outros átomos de carbono, formando cadeias e anéis.
• Grupos funcionais são átomos ou grupos de átomos que conferem propriedades específicas aos compostos orgânicos.
• Hidrocarbonetos contêm apenas carbono e hidrogênio.

Biomoléculas

• Moléculas essenciais para a vida.
• Carboidratos fornecem energia e estrutura.
• Lipídios incluem gorduras, óleos e ceras.
• Proteínas desempenham funções como catálise, transporte e estrutura.
• Ácidos nucleicos (DNA e RNA) armazenam e transmitem informações genéticas.