Nocoes_preliminares_4

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A ciência da químicaA ciência da químicaqq
Observações e modelos
A química é uma ciência empírica.q p
Estudo da química feito por meioq p
de medida de propriedades da
substâncias e observações de
reações químicas.
Criação de modelos para ajudar a organizar e
interpretar os dados
Medida:
É uma aproximação melhor ou pior do verdadeiro valor daÉ uma aproximação, melhor ou pior, do verdadeiro valor da
quantidade medida. Esta deve não só conter o valor
numérico estimado, mas também a incerteza associada e a
unidade respectiva, quando a tem. A medida é o resultado
da medição.
Medição:
é uma operação que compara o valor de uma dada grandezaé uma operação que compara o valor de uma dada grandeza
com a respectiva unidade padrão. Esta pode ser indireta ou
direta. As medições de um comprimento, de uma massa ou
de um tempo, por exemplo, são diretas porque comparamos
diretamente o valor da grandeza com a unidade-padrão.
Como se faz Ciência?Como se faz Ciência?
O i i d é d i ífiOs cientistas costumam usando o método científico
O método pode tomar muitas formas. 
Como se faz Ciência?Como se faz Ciência?
Amostra
Lei
Identificação 
de tendências
HipóteseIntuição
Experimentos Dados
Proposta de 
explicação
Hipóteseç
Hipótese com 
t 
Hipótese sem 
t TeoriaModelo suporte 
experimental
suporte 
experimental
TeoriaModelo
Verificação
Principais etapas do método 
científico
As As observaçõesobservações nana ciênciaciência
As observações da natureza envolvem algum nível de incerteza
Como não é possível observar a natureza com certeza absolutaComo não é possível observar a natureza com certeza absoluta
precisamos estabelecer os tipos de incerteza que encontramos
ao fazermos observações.ç
Precisão e exatidão
Exatidão: indica a concordância entre o valor medido e o valor
normalmente aceito para a quantianormalmente aceito para a quantia.
Precisão:indica a concordância entre diversas determinações
da mesma quantidadeq
•As medidas que estão próximas do valor “correto” são exatas.
A did tã ó i t i ã i•As medidas que estão próximas entre si são precisas.
A A incertezaincerteza nana medidamedida
Precisão e exatidão
A A incertezaincerteza nana medidamedida
Precisão e exatidão
A A incertezaincerteza nana medidamedidaA A incertezaincerteza nana medidamedida
Erros nas medidasErros nas medidas
Os erros experimentais dependem normalmente do aparelho
utilizado, do operador ou das condições experimentais. Estes
podem ser erros experimentais sistemáticos ou aleatórios.
Erro aleatório: Estes erros decorrem de fatores imprevisíveisErro aleatório: Estes erros decorrem de fatores imprevisíveis.
flutuações, para cima ou para baixo, que fazem com que
aproximadamente a metade das medidas realizadas estejap o d e e e de d s ed d s e d s es ej
desviada para mais, e a outra metade esteja desviada para
menos, afetando a precisão da medida.
Decorre da limitação do equipamento ou do procedimento de
medição, que impede que medidas exatas sejam tomadas. Nem
sempre é possível identificar as fontes de erros aleatóriossempre é possível identificar as fontes de erros aleatórios.
A A incertezaincerteza nana medidamedida
Erros nas medidas
A A incertezaincerteza nana medidamedida
Erros nas medidas
Erro sistemático: Está associado à existência de algumaErro sistemático: Está associado à existência de alguma
tendenciosidade desconhecida no equipamento de medida.
Perturbações que influenciam todas as medições da mesma
quantidade no mesmo sentido, por excesso ou por defeito.
Podem ser corrigidos se a causa for descoberta e eliminada.
Alguns exemplos podem ser: calibração incorreta ou regulaçãoAlguns exemplos podem ser: calibração incorreta ou regulação
do aparelho de medida; posição inadequada ou manipulação
incorreta do operador durante a medição; simplificação nop ç ; p ç
modelo matemático em medições indiretas; entre outros.
A incerteza na medidaA incerteza na medida
Algarismos significativos
A incerteza na medidaA incerteza na medida
Algarismos significativos
O ú d dí it i f d did fl t• O número de dígitos informado em uma medida reflete a
exatidão da medida e a precisão do aparelho de medição.
• Todos os algarismos conhecidos com certeza mais um• Todos os algarismos conhecidos com certeza mais um
algarismo extra são chamados de algarismos significativos.
A incerteza na medidaA incerteza na medida
Algarismos significativos
A incerteza na medidaA incerteza na medida
Algarismos significativos
• Números diferentes de zero são sempre significativos• Números diferentes de zero são sempre significativos.
• Zeros entre números diferentes de zero são sempre
significativos (1 005 kg -4 algarismos significativos; 1 03 – 3significativos. (1,005 kg 4 algarismos significativos; 1,03 3
algarismos significativos)
• Zeros antes do primeiro dígito diferente de zero não sãoZeros antes do primeiro dígito diferente de zero não são
significativos. (Exemplo: 0,0003 tem um algarismo
significativo.)
• Zeros no final do número depois de uma casa decimal são
significativos. 3,0 – 2 algarismos significativos
• Zeros no final de um número antes de uma casa decimal são
ambíguos (por exemplo, 10.300 g).
Análise dimensionalAnálise dimensional
Utilizando dois ou mais fatores de conversãoUtilizando dois ou mais fatores de conversão
• Em análise dimensional sempre faça três perguntas:• Em análise dimensional, sempre faça três perguntas:
– Quais dados nos são fornecidos?
Qual a quantidade que precisamos?– Qual a quantidade que precisamos?
– Quais fatores de conversão estão disponíveis para nos
levar a partir do que nos é fornecido ao que precisamos?levar a partir do que nos é fornecido ao que precisamos?
U id d d didU id d d didUnidades de medidaUnidades de medida
Muitas propriedades da matéria são quantitativas.
Quando um número representa uma medida quantitativa, as 
id d d d d ifi dunidades de grandeza devem ser especificadas
As unidades usadas em medidas científicas são as do
i t ét i (d l id F )sistema métrico (desenvolvido na França)
U id d SIUnidades SI
• Existem dois tipos de unidades:
id d f d i ( bá i )– Unidades fundamentais (ou básicas);
– Unidades derivadas.
• Existem 7 unidades básicas no sistema SI.
Unidades de medidaUnidades de medidaUnidades de medidaUnidades de medida
Unidades SIUnidades SI
Os prefixos são usados para indicar frações decimais ou 
múltiplos de várias unidadesmúltiplos de várias unidades
• As potências de dez são utilizadas por conveniência com menores ou maiores unidades no sistema SI. 
U id d d didU id d d did
Unidades SI
Unidades de medidaUnidades de medida
Unidades SI
Prefixos usados com freqüência em Química
Unidades de medidaUnidades de medida
Unidades SI
• Observe que a unidade SI para comprimento é o metro (m), 
enquanto a unidade SI para massa é o quilograma (kg).
– 1 kg tem 2,2046 lb. 
Temperatura 
Medida do calor ou frieza de um objeto
E i t t ê l d t tExistem três escalas de temperatura:
• Escala Kelvin
– Usada em ciênciaUsada em ciência.
– Mesmo incremento de temperatura como escala Celsius.
– A menor temperatura possível (zero absoluto) é o zero 
Kelvin. 
– Zero absoluto: 0 K = -273,15 oC.
U id d d didU id d d didUnidades de medidaUnidades de medida
Temperatura
• Escala Celsius
Também utilizada em ciência– Também utilizada em ciência.
– A água congela a 0 oC e entra em ebulição a 100 oC.
– Para converter: K = oC + 273,15. a a co e te : C 73, 5. 
• Escala Fahrenheit
G l ã é ili d iê i– Geralmente não é utilizada em ciência.
– A água congela a 32 oF e entra em ebulição a 212 oF.
– Para converter:– Para converter:
 32-F5C    32C9F  
9
 
5
Unidades de medidaUnidades de medida
Temperatura
Unidades de medidaUnidades de medida
Unidades de medidaUnidades de medida
Volume
Unidades de medidaUnidades de medida
Volume
• As unidades de volume • As unidades de volume 
são dadas por (unidades 
de comprimento)3.
– A unidade SI de 
volume é o 1 m3.
• Normalmente usamos 
1 mL = 1cm3.
O id d d • Outras unidades de 
volume:
1 L 1 dm3 1000 cm3– 1 L = 1 dm3 = 1000 cm3
= 1000 mL.
Unidades de medidaUnidades de medida
Volume
Unidades de medidaUnidades de medida
Volume
Unidades de medidaUnidades de medida
Densidade (mais correto massa específica)
Unidades de medidaUnidades de medida
• Usada para caracterizar as substâncias.
• Definida como massa dividida por volume:
• Densidade de sólidos e líquidos: Unidades: g/cm3 ou g/mL
• Originalmente baseada em massa (a densidade era definida 
como a massa de 1,00 g de água pura). 
• A maioria das substâncias varia o volume quando é aquecida 
ou resfriada: as densidades dependem da temperatura.
• Densidade e peso causam confusão.
Unidades de medidaUnidades de medida
Densidade de algumas substâncias a 25°C
Unidades de medidaUnidades de medida
Substância Densidade (g/cm3)
Densidade de algumas substâncias a 25°C
Ar 0,001
Etanol 0,79
ÁÁgua 1,00
Etilenoglicol 1,09
Açúcar refinado 1 59Açúcar refinado 1,59
Sal de cozinha 2,16
Ferro 7,9Ferro 7,9
Ouro 19,32
As observações na CiênciaAs observações na Ciência
Os plásticos apareceram com força nos anos 70 nas primeiras
tentativas de tornar o carro mais leve por razões ligadas aotentativas de tornar o carro mais leve por razões ligadas ao
consumo de combustível, diante das crises do petróleo de
1973 e 1976.1973 e 1976.
Seguiu-se então uma década de rápidas conquistas,
começando pelo interior do veículo e carroceria, primeiro no
lugar da madeira e dos metais, passando depois a constituir
novos acessórios ligados à introdução da eletrônica, a partir
dos anos 80dos anos 80.
Em 15 anos os plásticos dobraram sua participação no peso
total dos veículos mas não mantiveram esse ritmo detota dos e cu os as ão a t e a esse t o de
crescimento por diversas razões, entre as quais as ligações de
interface entre o projeto e a industrialização final do produto.
As observações na CiênciaAs observações na Ciência
Inovação mais global da Renault, a partir de um novo
material polimérico introduzido na nova versão do modelo
çç
material polimérico introduzido na nova versão do modelo
Clio, que foi lançada na Europa em outubro de 1998 e no
Brasil em dezembro de 1999.Brasil em dezembro de 1999.
A estratégia maior dentro do processo de inovação
tecnológica e industrial é trabalhar em parceria
compartilhando conhecimentos e especialidades com
industria química em prol do desenvolvimento mais rápido e
melhor de novos materiais automotivos em especial plásticosmelhor de novos materiais automotivos em especial plásticos
e compósitos de base polimérica.
Os pára-lamas de plástico são feitos de material pertencente àOs pára lamas de plástico são feitos de material pertencente à
grande família dos polímeros, origem comum a inúmeros
materiais desde a borracha, fibras e adesivos até os plásticos e
compósitos de engenharia, que têm aplicações múltiplas no
automóvel.
As observações na CiênciaAs observações na Ciência
Conforme descrito na Revista Interna da Renault, trata-se de
uma liga de dois polímeros de estruturas diferentes (cristalina e
çç
g p (
amorfa, combinação necessária para obter estabilidade à
190ºC), de um elastômero resistente a pequenos choques e com
uma carga de cor preta que lhe confere propriedades condutoras
muito próximas as do aço permitindo a pintura por deposição
eletrostáticaeletrostática.
Este termoplástico condutor foi especialmente desenvolvido
pela GE Plastiques em parceria com a Renault para ser, aop q p p ,
mesmo tempo, flexível e resistente, e suportar as altas
temperaturas da pintura, que se faz a cerca de 190°.
Constata-se a necessidade de cientistas e engenheiros
trabalharem em parceria para reunir observações quetrabalharem em parceria para reunir observações que
confirmem as vantagens do uso desse polímero no pára-choque
do automóvel.