Resumos 9º ano: 4º teste

Electromagnetismo:

Magnetismo:

É uma propriedade de alguns corpos (ímanes) que se caracteriza por atrair materiais constituídos em grande parte por ferro.

Pólos Magnéticos:

Efeito magnético da corrente eléctrica:

- Experiência de Oersted

Conclusões:
* Um circuito eléctrico, quando percorrido por uma corrente eléctrica, cria à sua volta um campo magnético.
* O campo magnético é mais forte quando a intensidade da corrente aumenta.
* O campo magnético criado pela corrente altera - se quando o sentido da corrente muda.

-Electroíman:

É um sistema constituído por uma peça de ferro macio, denominado núcleo, envolvida por um enrolamento de fio de cobre, denominado bobina, que é percorrido por uma corrente eléctrica.

*Exemplos de aplicações práticas de electroímanes:
-auscultador do telefone;
- campainha;
- guindaste electromagnético;
-motores eléctricos;
-microfones;
-galvanómetro;
-comboio de levitação magnética
etc.

Conclusões:

A atracção magnética de um electroíman é tanto maior quanto:

* mais intensa for a corrente eléctrica .

* maior for o número de espiras que envolve o prego de ferro.

Efeito eléctrico do magnetismo: Indução electromagnética

-Michael Faraday

Verificou que se pode produzir corrente eléctrica, partindo da variação de campos magnéticos criados por ímanes.

O processo utilizado para produzir corrente eléctrica designa-se por indução electromagnética.

Indutor: corresponde ao objecto que cria o campo magnético .

Induzido: corresponde ao enrolamento, onde passa a corrente induzida.

Características da corrente induzida:

- O sentido da corrente gerada depende do sentido do movimento do íman ou do enrolamento.
- A intensidade da corrente que percorre o enrolamento é tanto maior quanto maior for o número de espiras do enrolamento.
- Quanto mais rápido for o movimento, maior é a intensidade da corrente.

Produção transporte e distribuição de energia eléctrica:

Produção:

A electricidade pode ser produzida com recurso :

…à água, nas centrais hidroeléctricas;
…ao calor do interior da Terra, nas centrais geotérmicas;
…ao carvão, nas centrais termoeléctricas;
….às ondas, nas centrais de ondas;
…ao vento nas centrais eólicas;
….ao urânio, nas centrais nucleares;

Em Portugal, a energia eléctrica é essencialmente produzida em centrais hidroeléctricas e em centrais termoeléctricas.

Transporte:
As centrais eléctricas estão, normalmente, a grandes distâncias dos centros populacionais. Por isso, há que transportar a corrente eléctrica gerada (corrente alternada) por cabos condutores.

Há 3 níveis de tensão: alta, média e baixa tensão.

As perdas de energia reduzem-se fazendo o transporte da corrente em alta tensão.

* Para isso, transforma-se a corrente eléctrica que sai do alternador, em corrente de alta tensão, fazendo passar por elevadores de tensão e só depois é transportada até às localidades.

* Junto das localidades, a tensão é reduzida, em fases sucessivas, fazendo-a passar por abaixadores de tensão até atingir o valor adequado às instalações das casas, das indústrias, hospitais, etc.

Transformadores de corrente eléctrica:

Os transformadores são constituídos por dois enrolamentos de fio condutor (primário e secundário) em volta de um núcleo de ferro macio.

* Os abaixadores de tensão têm a diferença de potencial de entrada maior do que a de saída. O número de espiras do primário é maior do que o do secundário.




* Os elevadores de tensão têm uma diferença de potencial de entrada menor do que a de saída. O número de espiras do primário é menor do que o secundário.



A expressão que permite calcular a diferença de potencial do enrolamento secundário ( Us ), partindo da diferença de potencial do enrolamento primário ( Up ) é dada por:





Circuitos electrónicos e aplicações da electrónica:

Um circuito electrónico é constituído por certos componentes que têm a função de controlar o fluxo de electrões que os atravessa.

Na tabela seguinte são apresentados alguns dos principais componentes electrónicos.

Constituição do átomo:

O átomo é a mais pequena partícula de matéria, que ainda mantém as características dessa matéria.

O átomo é constituído por três partículas fundamentais: protões, neutrões e electrões.

Modelo atómico actual - modelo da nuvem electrónica.

* O átomo é uma partícula electricamente neutra, pois o número de protões é igual ao número de electrões.

*Os electrões distribuem-se em volta do núcleo, por camadas, às quais correspondem valores de energia bem quantificados para os electrões. A essas camadas podemos chamar níveis de energia.



Distribuição electrónica:

Os electrões distribuem-se por níveis de energia ou camadas, de acordo com as seguintes regras:

Regra 1- cada camada ou nível de energia, só pode conter um número máximo de electrões.

Só cabem, onde n representa o nível de energia.

Regra 2: O átomo é mais estável, quando tem 8 electrões na última camada ou 2 electrões se essa camada for a primeira.

-Os electrões que ocupam o último nível de energia designam-se por electrões de valência.



Distribuição electrónica para os vários átomos:

Princípio da Energia mínima: os electrões no átomo, distribuem-se preferencialmente pelos níveis de menor energia (+ próximos do núcleo) e só depois destes estarem totalmente preenchidos, passam para níveis de energia superiores.
Quando os electrões estão distribuídos desta forma, diz-se que o átomo se encontra no estado fundamental.

- Se o átomo receber energia do exterior, os electrões de valência (última camada a ser preenchida) passam para níveis de energia superiores. Nesse estado, diz-se que átomo está no estado excitado.

Número atómico e número de massa:

Exemplo:

Formação de iões:

Iões são partículas que resultam do facto de os átomos captarem ou perderem electrões, por uma questão de estabilidade.

-Quando os átomos ganham electrões, transformam-se em iões negativos (aniões).
-Se os átomos perderem electrões, transformam-se e iões positivos (catiões).

Na formação de iões, os electrões que entram ou saem do átomo, são normalmente os da camada de valência.

Exemplos:

Isótopos:

Isótopos são átomos que possuem o mesmo número atómico, mas diferente número de massa.

Exemplo:

Isótopos do Hidrogénio

Massa atómica relativa:

Como a massa dos átomos é muito pequena, os químicos resolveram estabelecer antes uma comparação, com a massa dos átomos de hidrogénio.

Assim, a massa do átomo de Hidrogénio passou a ser a massa padrão que serve como termo de comparação dos átomos dos outros elementos.

- A massa atómica relativa, apenas estabelece uma ordem de grandeza, relativamente à massa padrão. Por isso, não tem unidades.

Calcula-se a massa molecular relativa das substâncias, atendendo às massas atómicas relativas dos elementos que constituem essas substâncias.

Exemplo:

Calcular massa molecular relativa da água:

Tabela Periódica dos Elementos:

- Na tabela periódica os elementos estão dispostos por ordem crescente de número atómico.

- O Hidrogénio é o primeiro elemento da tabela periódica.

*Cada linha da tabela periódica corresponde a um período. Na tabela existem 7 linhas, ou seja 7 períodos.

* Cada coluna da tabela periódica corresponde a um grupo. Na tabela existem 18 grupos.

Na tabela periódica, os metais estão colocados à esquerda e os não metais à direita. Entre os metais e os não metais situam-se os elementos designados por semi-metais, por apresentarem propriedades semelhantes aos metais e aos não metais.

Determinação do período e do grupo de um elemento:

A análise da configuração electrónica permite determinar o período e o grupo a que um elemento pertence.

Exemplo:

Li:2,1
- O lítio pertence ao 2º período, pois possui dois níveis de energia.
- O lítio pertence ao grupo 1, pois possui um electrão de valência.


Cl:2,8,7
- O Cloro pertence ao 3º período, pois possui três níveis de energia.
- O Cloro pertence ao grupo 17, pois possui sete electrões de valência.

Variação do tamanho dos átomos:

-Ao longo de um grupo, o raio atómico aumenta, uma vez que está a aumentar o nº de níveis de energia e os electrões de valência vão sendo distribuídos cada vez mais longe do núcleo.

-Ao longo de um período, o raio atómico diminui, embora os átomos possuam o mesmo número de níveis de energia, aumenta o número de protões, e consequentemente a carga nuclear, fazendo com que os electrões sejam cada vez mais atraídos pelo núcleo. Isto faz com que aumente a atracção electrostática (núcleo-electrões), havendo uma maior contracção da nuvem electrónica, diminuindo o tamanho do átomo.


Carácter metálico

Diz-se que, um elemento apresenta carácter metálico quando as suas propriedades físicas e químicas são características dos metais, nomeadamente a tendência para perder electrões e assim formar catiões.

*Como varia o carácter metálico ao longo da Tabela periódica?


-Aumenta ao longo de um grupo, devido ao aumento do número de níveis de energia. Desta forma, os electrões de valência são menos atraídos pelo núcleo, sendo mais fácil a sua remoção.


- Diminui ao longo de um período, uma vez que, apesar de ser constante o nº de camadas, vai aumentando a carga nuclear, e aumenta o poder de atracção sobre os electrões de valência, sendo mais difícil o átomo perder electrões, diminuindo deste modo o seu carácter metálico.

Propriedades dos grupos da tabela periódica:

Alguns grupos da tabela periódica tem designações especiais:

Grupo 1: Metais alcalinos

Grupo 2: Metais alcalino-terrosos

Grupo 16: Calcogéneos

Grupo 17: Halogéneos

Grupo 18: Gases nobres, raros ou inertes.

Os elementos que se localizam no mesmo grupo possuem propriedades físicas e químicas semelhantes pelo facto de possuírem estrutura electrónica semelhante.

Grupo 1-Metais Alcalinos: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr



São elementos do grupo 1: possuem 1 electrão de valência;
-Formam iões monopositivos estáveis :
- A reactividade dos metais alcalinos aumenta ao longo do grupo.
-Reagem muito rapidamente com o oxigénio formando os respectivos óxidos (Li2O, Na2O, K2O,…) que são do tipo X2O, pelo que devem ser guardados em parafina líquida ou petróleo;
- Reagem violentamente com a água formando hidróxidos do tipo XOH.


Exemplo:






Grupo 2-Metais alcalino-terrosos: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
-São elementos do grupo 2, possuem 2 electrões de valência;

-Formam iões dipositivos estáveis;
-A reactividade dos metais alcalino-terrosos aumenta ao longo do grupo.
- Reagem com o oxigénio, formando os respectivos óxidos (BeO, MgO, CaO,…), do tipo XO;
- Reagem com a água formando hidróxidos do tipo X(OH)2 , originando soluções alcalinas.

Exemplo:






Grupo 17-Halogéneos: F, Cl, Br, I, At
-São elementos do grupo 17 : têm 7 electrões de valência;
-Formam iões mononegativos estáveis:
-Formam moléculas diatómicas ( I2 , Br2 , Cl2 , etc);
- Reactividade dos Halogéneos diminui ao longo do grupo.

Grupo 18-Gases Nobres, raros ou inerte: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

- São elementos do grupo 18: têm 8 electrões de valência (excepto o hélio que tem 2);
- São químicamente substâncias muito estáveis e raras;
- São todos gases, à temperatura ambiente;
- Devido à sua grande estabilidade, estes elementos são muito pouco reactivos.