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Química Profº Rodrigo “ Introdução à química 2 Aula 1 O que é química ???? ✘ Química é a ciência que estuda a matéria e suas transformações e a energia envolvida nessas transformações. 3 Onde a química está presente ? 4 A química está presente em tudo !! ✘ Indústria ✘ Medicamentos ✘ Combustíveis ✘ Cosméticos ✘ Alimentos & Bebidas ✘ Natureza ✘ Construção Civil ✘ Tintas e revestimentos ✘ Etc... 5 6 7 8 Como surgiu a Química? Desde os primórdios, os homens da cavernas já tinham contato com a química: ✘Fazendo sabão; ✘Cozinhando alimentos; ✘Fermentando bebidas (vinho, cerveja) ✘Fazendo ligas metálicas (Bronze = Cobre + Estanho) ✘Conservando alimentos (Salgando) ✘Preparando laticínios (iogurte, queijo) ✘Extraindo sal da água do mar ✘Tingindo tecidos 9 Desde a antiguidade a humanidade tinha contato com alguns elementos químicos: ✘Ouro - (Aurum) ✘Prata - (Argentum) ✘Cobre - (Cuprum) ✘Enxofre - (Sulfur) ✘Chumbo - (Plumbum) ✘Ferro ✘Iodo - (Iodes) ✘Estanho ✘Sódio (Natrium) 10 Pensando no átomo ✘Em 478 a.C o filósofo grego Leucipo que vivia na Grécia apresentou a primeira teoria atômica que foi aperfeiçoada por Demócrito (seu discípulo). ✘Demócrito dizia que todas as coisas do universo são formadas por “grãozinhos” tão pequenos que não podemos enxergar e dessa forma, temos a impressão de que elas são contínuas. ✘Sendo assim, Demócrito fazia uma analogia ao ÁTOMO. ✘A palavra átomo vem do grego (A= não , TOMOS = partes) 11 ALQUIMIA Por volta do século IX a.C, surge em Alexandria (no egito antigo) a alquimia (protociência), e permaneceu como principal ciência da Idade média. Os alquimistas tentam conseguir ouro a partir de vários metais. Também tentam criar a pedra filosofal (que transformaria metais em outro) e a panacéia (que seria um elixir com função de remédio universal). E o elixir da longa vida. 12 ALQUIMIA ✘Alguns alquimistas árabes começam a trabalhar com ácidos (ácido nítrico, ácido sulfúrico ) e aperfeiçoam a técnica de destilação. ✘A palavra álcool vem do árabe al-kohul 13 14 ALQUIMIA (SÉC XVI) ✘ No século XVI o alquimista e médico Paracelsus (1493-1541) faz investigações sobre medicamentos. Paracelsus é considerado o precursor da química moderna. ✘ Todas as substâncias são venenos, não existe nada que não seja veneno. Somente a dose correta diferencia o veneno do remédio. 15 QUÍMICA (SÉC XVIII) ✘ No século XVII ocorre a descoberta do Oxigênio pelos cientistas Scheele e Priestley; ✘ Lavoisier famoso cientista francês divulga suas teorias de conservação de massa, Lavoisier é considerado o “pai” da química moderna e foi ele quem disse a famosa frase: Na natureza, nada se cria , nada se perde, tudo se transforma. ✘ A química evolui muito desde o século XVIII , mas já consolidada como uma ciência a parte. 16 matéria 17 18 O que é matéria ??? ✘ Matéria é tudo que tem massa e ocupa lugar no espaço (volume) ✘ Massa e volume são propriedades gerais da matéria ✘ A matéria pode se apresentar de 3 formas: Sólida, líquida ou gasosa. ✘ A ausência de matéria é o Vácuo ✘ Toda a matéria é composta por átomos ✘ A massa de um objeto é uma medida numérica direta da quantidade de matéria. 19 ✘ Outra propriedade que é determinada pela massa de um objeto é o peso. O peso de um objeto é a massa desse objeto multiplicado pela força gravitacional (da Terra). ✘ A balança é o equipamento utilizado para se medir a massa de um objeto. 20 MASSA ✘ No SI (Sistema internacional de unidade) a unidade padrão de massa é o Kilograma (Kg) 21 ESPAÇO OCUPADO (VOLUME) ✘ No SI (Sistema internacional de unidade) a unidade padrão de volume é o metro cúbico (grandeza derivada). ✘ O Litro (L), também é muito utilizado, porém não é a unidade oficial do SI. 22 CONCEITOS GERAIS ✘ Átomo: É a unidade básica da matéria, elementos químicos, moléculas e substâncias são formados por átomos. Os átomos são constituídos de Prótons, Nêutrons e Elétrons. ✘ Molécula: É um conjunto de átomos, iguais ou diferentes. ✘ Substância ou Composto Químico: Todo tipo de matéria que apresenta características próprias (Exemplo: Água, Sal de cozinha, açúcar, sulfato de cobre, etc). E têm proporções fixas de seus átomos. 23 24 Carbono Dióxido de carbono Gás carbônico Átomo Molécula Substância 25 Átomo Molécula Substância Sódio Cloreto de sódio Sal de cozinha 26 Ferro Ferro Ferro metálico Átomo Molécula Substância ✘ Ou seja, os átomos compõem as moléculas e as moléculas compõem as substâncias . 27 ✘ As propriedades da matéria, estão relacionadas aos tipos de átomos (composição) e ao arranjo desses átomos (estrutura) 28 ELEMENTO QUÍMICO ✘ Elemento químico : É o conjunto de átomos que possuem o mesmo número de prótons (Z), também chamado de número atômico. ✘ Atualmente existem 118 elementos químicos; ✘ Os elementos são organizados de acordo com seu número atômico e suas propriedades na TABELA PERIÓDICA DE ELEMENTOS; 29 ELEMENTO QUÍMICO Os elementos são representados, abreviadamente, por meio de símbolos, que são formados pela primeira letra do nome (latino ou grego) do elemento em maiúscula e quando necessário acompanhada de uma segunda letra minúscula. 30 ELEMENTO QUÍMICO 31 ELEMENTO QUÍMICO Alguns elementos possuem símbolos cujas letras não coincidem com as iniciais do nome em português: 32 A maioria dos elementos químicos são encontrados na natureza (naturais), porém a partir da década de 80 cientistas conseguiram sintetizar elementos químicos. 33 ENERGIA Energia é a propriedade de um sistema que lhe permite realizar um trabalho. A Energia é um conceito físico, e ocorre de diferentes formas e estas podem se transformar entre si por exemplo: ✘ A energia mecânica da queda d’água de uma cachoeira é transformada em energia elétrica nas usinas hidrelétricas (Energia Potencial); ✘ A energia obtida na queima de combustíveis e pode ser detectada por meio de calor produzido (Energia química + energia térmica); ✘ A energia produzida nos reatores atômicos que provém da quebra do núcleo atômico (Energia Nuclear) 34 ✘ A energia proveniente dos ventos para acionar turbinas eólica (Energia Eólica). ✘ A energia que movimenta um motor elétrico (Energia elétrica). 35 SISTEMA Sistema é uma porção do universo isolado para estudo. A parte do universo em que o sistema está inserido denomina-se meio ambiente. Por exemplo: Um copo com água ✘ Sistema – Copo com água ✘ Meio ambiente – Tudo que cerca o copo com água (mesa e o ar em sua volta). 36 SISTEMA Os sistemas podem ser classificados em Abertos , Fechados ou Isolados ✘Sistema Aberto: Quando há troca de matéria e energia com o meio ; ✘Sistema Fechado: Quando há troca de energia mas não ocorre troca de matéria com o meio ; ✘Sistema Isolado: Quando não ocorre troca térmica e nem troca de matéria com o meio. 37 SISTEMA Sistema Fechado: - Troca energia com o meio - Não troca matéria o meio 38 SISTEMA Sistema Aberto - Troca energia com o meio - Troca matéria com o meio 39 SISTEMA Sistema Isolado - Não troca energia com o meio - Não troca matéria com o meio 40 FENÔMENOS / TRANSFORMAÇÕES É qualquer transformação que ocorre em um sistema e pode ser físico ou químico: ✘Fenômeno químico: É aquele que altera a natureza dos tipos de matéria que formam o sistema. Nos fenômenos químicos, substâncias são destruídas e outras novas são criadas, (ocorre reação química). ✘Uma reação química pode ser acompanhada de : Mudança de cor do sistema, mudança de temperatura, liberação de gases/vapores, luminescência 41 A exposição de um prego de ferro ao ar livre e à chuva , causa uma transformação química. O ferro é combinado quimicamente ao oxigênio e a água da atmosfera . Se esta exposição for longa, este desaparece e em seu lugar é encontrada uma nova substância a ferrugem. 42 As transformações químicas são denominadas reações químicas. A substânciasque desaparecem durante estas transformações são chamadas reagentes e aquelas formadas são chamadas de produtos. FENÔMENOS / TRANSFORMAÇÕES ✘ Fenômeno físico: São fenômenos que não alteram a natureza dos tipos de matéria que formam o sistema. ✘ Por exemplo: A fundição de ferro ( o ferro fundido ainda é ferro) , o gelo (o gelo é água, mas em estado sólido), rasgar papel, evaporar álcool, cortar um pedaço de arame com alicate. 43 FENÔMENOS / TRANSFORMAÇÕES Dentre os fenômenos físicos temos todas as mudanças de estado de agregação (estados físicos) que recebem denominações particulares: 44 FENÔMENOS / TRANSFORMAÇÕES ✘ Fusão: Passagem do estado sólido para o líquido (Gelo derretendo); ✘ Solidificação: Passagem do estado líquido para o estado sólido (Água congelando); ✘ Evaporação: É a mudança de estado líquido para o gasoso (água) ✘ Condensação: É a mudança da fase de vapor para o estado líquido (ocorre com a diminuição de temperatura), (Ex: Neblina, gotas formadas na tampa da chaleira); ✘ Liquefação: É a mudança do estado gasoso ou vapor para o estado líquido (ocorre com o aumento de pressão), (Ex: Gás liquefeito de petróleo dos botijões de gás. 45 FENÔMENOS / TRANSFORMAÇÕES ✘ Sublimação: É a mudança direta do estado sólido para o gasoso ou do estado gasoso para o sólido (não passa pelo estado líquido) , (Ex: Naftalina, Iodo, gelo seco); ✘ Vaporização: É a mudança do estado líquido para a fase de vapor , pode ser chamada de ebulição quando ocorre com o auxílio do aumento de temperatura e formação de bolhas 46 FENÔMENOS / TRANSFORMAÇÕES ✘ Calefação: É a mudança do estado líquido para o gasoso mas de maneira muito rápida (Ex: Quando jogamos um líquido em uma chapa quente). 47 EXERCÍCIOS 1. O que é matéria? 2. Como pode se apresentar a matéria? 3. O que é Energia? 4. O que a química estuda? 5. Classifique os sistemas abaixo: a. O mar; b. Uma fruta apodrecendo; c. Uma panela de pressão cozinhando alimento; d. Uma lata de óleo; e. Uma caixa de Isopor contendo sorvete; 48 6. Qual a diferença entre átomo, molécula e substância? 7. Classifique os fenômenos abaixo como físicos ou químicos: a. Fermentação de alimento; b. Fundir chumbo; c. Queimar magnésio; d. Formação de ferrugem; e. Amassar latas; f. Escrever com grafite; g. Furar pneu; h. Digestão de alimentos 49 TIPOS DE SUBSTÂNCIAS Cada substância pode ser caracterizada pelo conjunto de átomos unidos numa determinada proporção, esse conjunto é denominado molécula. De acordo com os elementos formadores das substâncias estas podem ser: ✘ Substância Simples: Quando formadas por átomos de um só elemento químico. ✘ Substância composta: Quando formadas por átomos de dois ou mais elementos químicos. As substâncias são representadas abreviadamente por meio de fórmulas que indicam os elementos que as formam e suas proporções50 51 ALOTROPIA A alotropia ocorre quando um mesmo elemento químico forma duas ou mais substâncias simples diferentes, essas substâncias simples são denominadas alótropos ou formas alotrópicas e diferem pela proporção dos átomos ou pela disposição na substância sólida. 52 ALOTROPIA 53 ALOTROPIA 54 ALOTROPIA 55 ALOTROPIA 56 ALOTROPIA 57 ALOTROPIA 58 EXERCÍCIOS 8. Escreva os nomes dos elementos químicos cujos símbolos são: a. Na b. Fe c. Pt 59 EXERCÍCIOS 9. Escreva os símbolos correspondentes aos elementos químicos cujos nomes são: a.Flúor b.Carbono c. Silício d. Cobre e. Arsênio f. Césio g. Platina h. Germânio i. Tungstênio j. Paládio 60 EXERCÍCIOS 10. Diga se a substância é simples ou composta: a. I2 b. HI c. H2CO3 d. Br2 e. NH3 f. NH4OH 11. Considerando os sistemas abaixo relacionados, identifique aquele formado apenas por substâncias simples: a. Enxofre , ozônio, iodo, fósforo branco; b. Gás carbônico, gás amoníaco, gás cianídrico, gás sulfídrico c. Água, água do mar, ferro, alumínio d. Ar, água do mar, granito, bauxita e. Latão, aço, bronze ouro 61 EXERCÍCIOS 12. Com relação às substâncias O3, I2, H2S, Cu, SiO2, Cd, ZnO e Pn, podemos afirmar que: a) Todas são substâncias compostas. b) Somente O3, I2 e Cd são substâncias compostas. c) Todas são substâncias simples. d) Somente SiO2, ZnO e Pn são substâncias compostas. e) As substâncias O3, I2, Cu, Cd e Pn são simples. 13. (Favip-PE) Normalmente, os materiais encontrados na natureza são constituídos de várias substâncias. Aprimorar técnicas para isolar as substâncias que constituem os diversos materiais é uma busca constante dos cientistas, que teve origem com os alquimistas. Assinale a alternativa que apresenta exemplos de formas alotrópicas e substâncias compostas, respectivamente. a) O2 e O3; F2 e Br2. b) Ag e Hg; H3PO4 e H2O. c) C (grafite) e C (diamante); K2CO3 e CaSO4. d) H2O e D2O; CO e Co. e) H2O e H2O2; AgCl e H3O+ 62 EXERCÍCIOS 14. (UDESC 2008) Assinale a alternativa que apresenta a correta classificação do gás carbônico, do grafite, do ar atmosférico, do ozônio e do butano, respectivamente. a. Mistura, composto químico, mistura, substância simples e composto químico b. Composto químico, substância simples, mistura, substância simples e mistura c. Composto químico, substância simples, mistura, substância simples e composto químico d. Mistura, composto químico, mistura, substância simples e mistura e. Substância simples, mistura, substância simples, composto químico e substância simples 63 EXERCÍCIOS 64 SUBSTÂNCIAS PURAS E MISTURAS ✘ Uma substância pura é exatamente o que o termo indica: Uma única substância com composição característica e definida e com um conjunto definido de propriedades. A substância pura é isenta de outras materiais. Exemplo de substâncias puras: Água, sal, ferro açúcar , oxigênio ... ✘ Portanto uma substância pode ser pura e composta ou pura e simples. ✘ Uma mistura consiste em duas ou mais substâncias fisicamente misturadas. Algumas vezes a mistura pode ser identificada pela simples observação visual outras demandam de algum tipo de análise ou métodos de separação. ✘ Alguns exemplos de mistura: Leite, madeira, concreto, óleo de motor, tintas, ar... ✘ As misturas são classificadas em Homogêneas e Hetergêneas. 65 SUBSTÂNCIAS PURAS E MISTURAS Para aprendermos a diferenciar as misturas, precisamos saber o conceito de FASE. ✘ Fase é definida como sendo uma região distinta na qual todas as propriedades são as mesmas. ✘ Ex: Em uma amostra de água pura, há só uma fase porque em qualquer porção da amostra todas as propriedades são idênticas. ✘ Quando óleo é adicionado na água, o óleo flutua na superfície da água e o sistema resultado tem 2 fases (óleo e água) ✘ As fases podem ser sólida, líquida ou gasosa. Quase todas as combinações destas fases são possíveis. 66 SUBSTÂNCIAS PURAS E MISTURAS ✘ Os sistemas podem ser monofásicos (quando possuem somente uma fase) ou polifásicos (quando possuem várias fases) ✘ Quantas fases tem um copo com água e óleo ??? E o granito ??? 67 SUBSTÂNCIAS PURAS E MISTURAS ✘ Dica: Muitas vezes a diferenciação das fases é VISUAL!! 68 SUBSTÂNCIAS PURAS E MISTURAS 69 MISTURAS HOMOGÊNEAS E HETEROGÊNEAS ✘ Mistura Homogênea / Sistema homogênio : São aquela que se apresentam como um todo uniforme, mesmo quando observadas através de microscópio . A mistura homogênea possui somente uma fase. Uma mistura homogênea também é chamada de solução. ✘ Uma solução pode ser sólida, líquida ou gasosa. ✘ As soluções não tem proporções fixas 70 MISTURAS HOMOGÊNEAS E HETEROGÊNEAS ✘ Mistura Heterogêna / Sistema heterogêneo: São aquelas que apresentam duas ou mais fases. Podem ser identificadas à olho nu ou com auxílio de microscópio; ✘ Ex: Sangue, pó de carvão na água; ✘ As misturas heterogêneas podem ser desdobradas em seus componentes por processos mecânicos, tais como veremos adiante ( peneiração, filtração, levigação, decantação, etc). 71 MISTURAS HOMOGÊNEAS E HETEROGÊNEAS 72 EXERCÍCIOS 73 EXERCÍCIOS74 EXERCÍCIOS 75 EXERCÍCIOS 76 EXERCÍCIOS 77 PROPRIEDADES MATÉRIA ✘ Propriedades gerais da matéria: São apresentadas por toda matéria, não servindo, portanto para identificar as substâncias. Exemplo: massa, inércia, divisibilidade, extensão,etc. ✘ Propriedades funcionais: São apresentadas por um grupo de substâncias. Exemplo: o sabor azedo dos ácidos. ✘ Propriedades específicas: São aquelas que permitem identificar uma determinada substância . Podem ser físicas, químicas ou organolépticas. ✓ Propriedade s Organolépticas: São verificadas pelos sentidos ( cor, sabor, odor, brilho, o estado de agregação). Exemplo: O enxofre é um sólido amarelo, possui cheiro desagradável e não possui brilho, o gás de cozinha tem odor característico.... ✓ Propriedades Químicas: São aquelas relacionadas com as transformações químicas. Exemplo: Acender um fósforo, queimar uma fita de magnésio, 78 PROPRIEDADES GERAIS MATÉRIA A matéria tem 10 propriedades gerais, isto é, características observadas em qualquer corpo, independente da substância de que ele é feito: ✘ Inércia, ✘ Massa, ✘ Volume, ✘ Extensão, ✘ Impenetrabilidade, ✘ Compressibilidade, ✘ Elasticidade, ✘ Divisibilidade, ✘ Descontinuidade ✘ Indestrutibilidade 79 Inércia ✘ A matéria permanece em seu estado de repouso ou de movimento, a menos que uma força aja sobre ela. ✘ Vamos visualizar essa propriedade através do esporte: em um jogo de futebol, vôlei ou basquete, por exemplo, a bola só entra em movimento quando impulsionada pelo jogador, e demora algum tempo até parar de novo. 80 PROPRIEDADES GERAIS MATÉRIA Massa ✘ A massa é uma propriedade que diz respeito à quantidade de matéria que o corpo possui. É uma grandeza que pode ser medida e normalmente usamos o quilograma (Kg) como unidade pois é a unidade padrão segundo o Sistema Internacional (SI) – sistema que “rotula” qual unidade deve ser usada em cada grandeza para que haja um padrão mundial. Outra unidade derivada do quilograma é o grama (g) muito utilizado para medir pequenas quantidades. ✘ A massa tem grande relação com a propriedade que discutimos anteriormente: inércia. Quanto maior a massa de um corpo, maior a sua inércia, ou seja, maior será sua capacidade de se manter em movimento ou em repouso. 81 PROPRIEDADES GERAIS MATÉRIA Volume ✘ O volume é uma grandeza que indica o espaço ocupado por uma quantidade de matéria. ✘ No sistema internacional (SI), a unidade de volume é o metro cúbico (m3). Também é comum a utilização do litro (L) ou do mililitro (mL) na medida de volume. 82 PROPRIEDADES GERAIS MATÉRIA Extensão ✘ É a capacidade de ocupar lugar no espaço, toda matéria ocupa um lugar no espaço. 83 PROPRIEDADES GERAIS MATÉRIA Impenetrabilidade ✘ Duas porções de matéria não podem ocupar o mesmo lugar ao mesmo tempo. ✘ Podemos ver isso quando colocamos nossa mão em um copo cheio de água. O volume de água que transborda do copo é o mesmo volume que nossa mão ocupa dentro do copo. 84 PROPRIEDADES GERAIS MATÉRIA Descontinuidade ✘ Uma matéria ser descontínua significa que há espaços nela que não são visíveis aos nossos olhos. ✘ Você pode olhar para uma folha de papel e ver seu início em uma ponta e o fim na outra, porém, na própria folha existem vários inícios e vários fins que equivalem ao início e ao fim da extensão moléculas que constituem o papel. 85 PROPRIEDADES GERAIS MATÉRIA Divisibilidade ✘ Qualquer matéria pode ser dividida em pedaços menores. Quando quebramos algum objeto estamos partindo-o em pedaços menores que o inicial. 86 PROPRIEDADES GERAIS MATÉRIA Compressibilidade ✘ É a capacidade que toda matéria tem de diminuir seu volume quando uma força é exercida sobre ela. 87 PROPRIEDADES GERAIS MATÉRIA Elasticidade ✘ Por mais que a gente estique um elástico até o seu limite (antes que ele se rompa) ao pararmos de fazer força ele volta a forma de quando o pegamos inicialmente, isso é uma propriedade da matéria chamada elasticidade. ✘ Em outras palavras, é a capacidade da matéria voltar ao seu volume e forma inicial depois que a força exercida sobre ela acaba. 88 PROPRIEDADES GERAIS MATÉRIA 89 PROPRIEDADES GERAIS MATÉRIA Indestrutibilidade ✘ Nenhuma matéria é destruída. Ela se transforma em alguma outra matéria. 90 PROPRIEDADES GERAIS MATÉRIA 91 PROPRIEDADES GERAIS MATÉRIA PROPRIEDADES ORGANOLÉPTICAS ✘ https://www.youtube.com/watch?v=ku9HAT4Lvqc 92 PROPRIEDADES MATÉRIA ○ Propriedade físicas: São relacionadas com fenômenos físicos. Expressam-se por meio de valores numéricos determinados experimentalmente e tabelados – eles constituem as constantes físicas. Servem para verificar se uma substância é pura ou não . Dentre as propriedades físicas, podemos destacar a densidade, o ponto de fusão e o ponto de ebulição . 93 PROPRIEDADES DA MATÉRIA ✘ Densidade: É a massa contida na unidade de volume da substância. Calcula-se a densidade por meio da expressão a ✘ Pode-se medir a massa em grama e o volume em centímetro cúbico, mililitro ou litro ✘ Exemplos: Densidade do chumbo: 11,3 g/cm3 (20ºC) Densidade da água: 1 g/mL (4ºC) Densidade do gás oxigênio : 1,4g/L (20ºC) 94 PROPRIEDADES DA MATÉRIA ✘ Temperatura de Fusão ou Ponto de Fusão (PE): É a temperatura em que sob pressão constante a substância no estado sólido passa para o estado líquido. Durante fusão da substância pura , a temperatura permanece constante. Caso isso não ocorra, a substância é impura. ✘ Exemplos: Ponto de fusão do chumbo : 327ºC (1atm) Ponto de fusão da água: 0ºC (1 atm) Ponto de fusão do oxigênio: -218 ºC (1 atm) 95 PROPRIEDADES GERAIS DA MATÉRIA ✘ Temperatura de ebulição ou ponto de ebulição (PE): É a temperatura em que sob pressão constante , a substância no estado líquido passa para o estado gasoso, durante a ebulição de uma substância pura, a temperatura permanece constante . Caso contrário, a substância não é pura ✘ Exemplos: PE chumbo: 1744 ºC (1 atm) PE água: 100 ºC (1 atm) PE oxigênio: -183 ºC (1atm) 96 97 98 99 MISTURA EUTÉTICA E AZEOTRÓPICA ✘ Mistura Eutética: São misturas sólidas cujos componentes apresentam-se numa proporção fixa e fundem a uma determinada temperatura constante . O ponto de fusão do chumbo é 327ºC e do antimônio é de 630º C. Misturando-os na proporção em massa de 88% de chumbo e 12% de antimônio, forma-se uma mistura eutética cujo o ponto de fusão é de 246ºC , assim não é possível separar os constituintes da mistura por fusão fracionada. A mistura eutética possui ponto de fusão constante e ponto de ebulição variável. ✘ Mistura Azeotrópica : São misturas líquida cujos componentes apresentam-se numa proporção fixa e fervem a uma determinada temperatura constante. O ponto de ebulição do álcool etílico é 78,5ºC e o da água 100ºC à pressão de uma atmosfera. Misturando –os na proporção em massa de 96% de álcool com 4% de água, forma-se um azeotrópico cujo ponto de ebulição é 78,2°C que , portanto não pode ser separada através de destilação fracionada. A mistura azeotrópica possui ponto de fusão variável e ponto de ebulição constante. 100 101 Curva da mistura Azeotrópica ✘ https://www.youtube.com/watch?v=a4j9FlNH37U 102 103 104 105 ESTADOS DE AGREGAÇÃO DA MATÉRIA ✘ ESTADO DE AGREGAÇÃO: Reunião de partes formando um todo, coesão, aglomeração, conjunto. Porção de moléculas coesas. O estado de agregação também é chamado de estado FÍSICO DA MATÉRIA. ✘ Também podem ser chamados de estados físicos da matéria. São três os estados de agregação da matéria: Sólido; Líquido; e, Gasoso. 106 ESTADOS DE AGREGAÇÃO DA MATÉRIA ✘ Dois fatores influenciam no estado de agregação ou físico da matéria : Pressão e temperatura. ✘ Ao perder ou receber certa quantidade de calor ela sofre uma mudança ou transição de estado. 107 ESTADOS DE AGREGAÇÃO DA MATÉRIA ✘ O que determina o estado de agregação de uma substância é a proximidadedas partículas que a constitui. Esta propriedade está vinculada as seguintes forças: ✘ FORÇA DE COESÃO: Promove a aproximação entre as moléculas: ✘ FORÇA DE REPULSÃO; Faz com que as moléculas se afastem umas das outras: ✘ As forças de coesão e repulsão estão relacionadas às forças intermoleculares (será visto no decorrer da matéria). 108 SÓLIDO ✘ SÓLIDO: O estado sólido é um estado da matéria, cujas características são: Ter volume e forma definidos, isto é, a matéria resiste à deformação. ✘ Dentro de um sólido, os átomos ou as moléculas estão relativamente próximos. ✘ No sólido, as forças de coesão predominam; ✘ Na fase sólida da matéria, os átomos têm uma ordenação espacial fixa, mas uma vez que toda a matéria tem alguma energia cinética, até os átomos do sólido mais rígido movem- se ligeiramente, num movimento "invisível". ✘ Pergunta: Quando os átomos de um sólido se movem ??? 109 ESTADOS DE AGREGAÇÃO DA MATÉRIA 110 ESTADOS DE AGREGAÇÃO DA MATÉRIA ✘ Sólidos cristalinos: Em sólidos cristalinos, as partículas (átomos, moléculas ou íons) estão em um padrão de regularidade ordenada, repetitivas. Por exemplo: Sais e a maioria dos minerais são cristais. 111 ESTADOS DE AGREGAÇÃO DA MATÉRIA ✘ Sólidos amorfos: Os sólidos amorfos são por exemplo, os plásticos, os vidros, os sabões, as parafinas. Os sólidos amorfos não possuem estrutura cristalina definida. Os átomos estão “dessanranjados” na estrutura cristalina 112 ESTADOS DE AGREGAÇÃO DA MATÉRIA 113 PROPRIEDADES DOS SÓLIDOS ✘ Fragilidade: O sólido frágil rompe-se com facilidade sem antes deforma-se. Exemplo: A grafite é um material frágil. ✘ Dureza: O sólido duro apresenta resistência a ter sua superfície riscada. Exemplo: As pedras preciosas são materiais de grande dureza. ✘ Resistência: O sólido resistente é capaz de suportar a ação de forças intensas sem romper- se. Exemplo: O ferro e outros metais são materiais resistentes a esforços externos. ✘ Elasticidade: O sólido elástico deforma-se e recupera a forma original quando a força que produziu a deformação é retirada. Exemplo: A borracha é um material elástico. ✘ Flexibilidade: O sólido flexível dobra-se sem romper-se. Exemplo: Algodão, lã, náilon e outras fibras têxteis são materiais flexíveis. ✘ Ductilidade: O sólido dúctil estende-se com facilidade, formando fios. Exemplo: O ouro é bastante dúctil. Com 1 grama desse material é possível fazer um fio de 2Km. 114 PROPRIEDADES DOS SÓLIDOS ✘ Permeabilidade: Específica para o estado sólido, representa a capacidade de corpos materiais em absorver líquidos. ✘ Condutibilidade: Capacidade de uma matéria em transmitir a passagem de uma corrente elétrica ✘ Inflamabilidade: Capacidade de uma substância ou material pegar fogo facilmente (ou não) - Sólido/Líquido / Gasoso 115 LÍQUIDO ✘ O estado líquido é um estado da matéria no qual a distância entre suas moléculas é suficiente para se adequar a qualquer meio (tomando sua forma), porém sem alterar consideravelmente seu volume. ✘ No estado líquido, ocorre um equilíbrio entre as forças de repulsão e forças de coesão, produzindo a fluidez característica do estado líquido. ✘ As substâncias líquidas possuem forma variável e volume constante 116 ESTADOS DE AGREGAÇÃO DA MATÉRIA 117 PROPRIEDADES DOS LÍQUIDOS ✘ Movimento Browniano : É o movimento aleatório das partículas suspensas em um fluído (Líquido ou gás), resultante da sua colisão com átomos rápidos ou moléculas no gás ou líquido. 118 https://www.casadasciencias.org/recurso/6214 PROPRIEDADES DOS LÍQUIDOS ✘ VISCOSIDADE DOS LÍQUIDOS: É a propriedade física que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento, a uma dada temperatura. A viscosidade vem do atrito interno. Nos líquidos, este atrito origina-se das forças de atração entre moléculas. ✘ Com o aumento da temperatura, a energia cinética média das moléculas se torna maior. Por este motivo, um óleo lubrificante torna-se menos viscoso com o aumento da temperatura. 119 PROPRIEDADES DOS LÍQUIDOS ✘ https://www.youtube.com/watch?v=TWoAWD0QsB0 120 PROPRIEDADES DOS LÍQUIDOS 121 PROPRIEDADES DOS LÍQUIDOS ✘ TENSÃO SUPERFICIAL: É um efeito físico que ocorre na interface entre duas fases químicas. Esta propriedade é causada pelas forças de coesão, que fazem a interface se comportar como uma película elástica. Por causa da tensão superficial, alguns objetos mais densos que o líquido podem flutuar na superfície, caso estes se mantenham secos sobre a interface. 122 PROPRIEDADES DOS LÍQUIDOS 123 ESTADOS DE AGRAGAÇÃO DA MATÉRIA ✘ CAPILARIDADE: Ou ação capilar é a propriedade física que os fluidos têm de subir ou descer em tubos extremamente finos. Essa ação pode fazer com que líquidos fluam mesmo contra a força da gravidade. 124 GÁS ✘ GASOSO: Nesta fase as partículas da substância estão com maior energia cinética, ou seja, elas estão se movimentando mais, livremente e com maior velocidade colidindo entre si. Essa colisão faz com que as moléculas se afastem e por isso a distância entre as moléculas no estado gasoso é maior que a do estado líquido e do estado sólido sucessivamente. ✘ As forças de repulsão predominam fazendo com que as substâncias não tomem forma e nem volume constante. Se variarmos a pressão exercida sobre um gás, podemos aumentar ou diminuir o volume dele, sendo assim, pode-se dizer que sofre compressão e expansão facilmente. ✘ Sabemos que os gases (ao contrário dos líquidos e sólidos) não têm volume fixo; ✘ O estado gasoso assume a forma do recipiente que o contém. 125 PROPRIEDADE DOS GASES 126 ESTADOS DE AGREGAÇÃO DA MATÉRIA ✘ DIFERENÇA ENTRE GÁS E VAPOR: O vapor sofre condensação facilmente, para tanto, basta aumentarmos a pressão ou diminuirmos a temperatura, separadamente. ✘ Os gases sofrem liquefação, pois é o estado fluido da matéria, quando há aumento de pressão e redução de temperatura, simultaneamente. ✘ Todo vapor é um gás, mas nem todo gás é um vapor. 127 EXERCÍCIOS 22) Sobre os estados físicos da matéria, comente suas diferenças quanto à sua forma e volume. 23) O que são forças de coesão e repulsão? 24) Quais as forças predominantes em um sólido, em um líquido e em um gás? 128 EXERCÍCIOS 25) Uma amostra de certo material é submetida ao aquecimento e depois é colocada em um congelador para ser resfriada, sob pressão de 1 atm. Considere que a temperatura da amostra varie lentamente com o tempo e que seja idêntica em todos os seus pontos. O gráfico abaixo indica a variação da temperatura em função do tempo e as mudanças de estado observadas experimentalmente. 129 EXERCÍCIOS 25) I. A amostra é uma substância pura ou uma mistura? Justifique. II. Indique os trechos (I a X) em que a amostra é encontrada somente nos estados: a) sólido. b) líquido. c) gasoso. d) sólido e líquido. e) líquido e gasoso. III. Indique a: a) temperatura de fusão. b) temperatura de ebulição. c) temperatura de condensação. d) temperatura de solidificação. 130
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