1- Conceitos Fundamentais-2021

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Qui/Basica -2021/// 1- Conceitos fundamentais. Classificação da Química. 
Conceito da matéria e suas propriedades gerais e específicas. 
mClassificação e separação de Misturas ========================= 
 
1.1 O Método Científico. Lei e Teoria 
 
O rápido progresso das várias ciências durante o século passado demonstrou a 
eficiência do método científico no processo de expansão do conhecimento. A 
observação e a experimentação, em conjunto, constituem a base da estrutura da 
ciência. Somente através da observação e da experiência é possível estabelecer 
factos. 
Os dados obtidos em uma investigação podem ser qualitativos (observações gerais 
acerca do sistema), como quantitativos (consistem em números resultados de diversas 
medições de um sistema). Os químicos utilizam símbolos e equações para anotar as 
suas medições e observações. 
Com as experiências feitas e, recolhimento de dados suficientes, segue-se a 
interpretação - a tentativa de explicar o fenómeno observado. O investigador formula 
uma hipótese explicativa para os dados recolhidos, em tentativa de dar-lhes estrutura e 
sentido lógico. Outras experiências são programadas para provar a validez da 
hipótese. A figura 1.1 resume as principais etapas do processo de investigação. 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.1- Principais etapas do processo de investigação 
 
 Reunido enorme quantidade de dados, resume-se a informação em uma forma concisa, lei. 
A lei é um enunciado conciso, verbal ou matemático, de uma relação entre fenómenos que 
sempre se repete nas mesmo condições. 
As hipóteses que resistem a muitas provas experimentais para verificar sua validez 
convertem-se em teorias. O grande valor da teoria está não apenas em que explica as leis já 
conhecidas, mas em que permite a previsão de outras leis e a formulação de experiências para 
comprovar estas previsões. Se com as experiências se demonstra que uma teoria é incorreta, 
então ela é descartada ou modificada até que seja compatível com as observações 
experimentais. 
 O desenvolvimento do conhecimento dos factos e observações para as leis, hipóteses e 
teoria é conhecido como método científico. 
 
 
Observação Representação Interpretação 
 
1.2 O Objectivo da Química 
A Química é a ciência que tem por objetivo o estudo da composição, propriedades e 
transformações das substâncias e da energia envolvida nessas transformações (E.P.U. 
Aichinger Mange Quimica 1) 
1.3 A linguagem Química 
Cada disciplina tem sua linguagem técnica, com a química acontece o mesmo. Na 
maioria das vezes, lança mão de palavras de origem grega ou latina. Como toda 
língua, a linguagem química tem seus símbolos e sua sintaxe. A Química desenvolveu 
uma linguagem, trata-se da linguagem (ou escrita) dos símbolos e das fórmulas 
químicas; sem aprender essa linguagem não se pode aprender Química. O estudante 
certamente já viu, em algum lugar, fórmulas químicas como: NaCl, H2O, H–Cl , isto é, 
letras tomadas do alfabeto latino, associadas ou unidas entre si por traços, pontos, 
setas, etc. Estas fórmulas representam substâncias que nós conhecemos e com as 
quais entramos frequentemente em contacto (E.P.U. Aichinger Mange Quimica 1). 
1.4 Relação da química com as demais ciências 
Ao desenvolver o estudo da Química, o estudante verificará que ela recoore a 
conhecimentos da Matemática, da Física e da Biologia e que, por outro lado, no estudo 
destas últimas ciências, são muitas vezes necessários conhecimentos de Química. 
1.5 Classificação da Química 
A Química pode ser dividida como segue o esquema: 
 
 
 
 
 
 
 
A Química Geral estuda os fundamentos da Química e as leis gerais dos fenómenos 
químicos. Portanto, a Química Geral estuda propriedades e leis aplicáveis a todas as 
substâncias. 
A Química Especial estuda as propriedades de uma determinada substância ou um 
grupo de substâncias. A Química Descritiva descreve as propriedades de substâncias ou 
Química 
Pura 
Aplicada 
Geral 
Especial 
Descritiva 
Analítica 
grupos de substâncias, enquanto a Química Analítica se ocupa da caracterização da 
natureza das substâncias, em outras palavras, a Química Analítica proporciona meios de 
reconhecer a natureza de uma determinada substância. 
 A classificação da Química Especial é resumida pelo seguinte esquema: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A Química Orgânica estuda os compostos orgânicos, ou seja, os compostos do 
elemento carbono e a Química mineral ou Inorgânica estudam todos os demais 
compostos, os minerais ou inorgânicos. 
A Química Aplicada visa a aplicação prática da Química, na Agricultura, na Indústria, 
na Biologia, na Medicina, etc.. A Química Aplicada abrange especialidades como, a 
Bioquímica (estudo dos processos bioquímicos que ocorrem nos seres vivos), a 
Bromatologia (estudo dos alimentos), a Petroquímica (química dos derivados do petróleo), 
a Química Industrial (estuda os processos de elaboração das substâncias necessárias à 
indústria e consumo) etc (E.P.U. Aichinger Mange Quimica 1).. 
1.6 Conceito de matéria 
A matéria é qualquer coisa que ocupa um espaço e que tem massa. Os químicos 
distinguem vários subtipos de matéria segundo a sua composição e propriedades. Uns são 
naturais, como o ar, a água e os alimentos, imprescindíveis ao homem. Outras como as 
rochas, a madeira, a terra etc. E outras que foram criadas pelos químicos, não existindo na 
natureza, como o vidro, o aço etc. são matérias sintéticas. 
1.7 Estados físicos da matéria – estados de agregação 
 
Todas as substâncias podem existir, em princípio, em três estados: sólido, líquido e 
gasoso. Como mostra a figura 1.2, os gases diferem dos sólidos e dos líquidos na distância 
Química 
Especial 
Descritiva 
Analítica 
Mineral ou Inorgânica 
Orgânica 
Qualitativa 
Quantitativa 
de separação entre as moléculas. Em um sólido, as moléculas mantêm-se unidas em 
forma organizada, com pouca liberdade de movimento. As moléculas em um líquido estão 
unidas, mas não em uma posição tão rígida, e se podem mover livremente entre elas. Em 
um gás, as moléculas estão separadas por distâncias que são grandes em comparação 
com o tamanho das moléculas. 
Os três estados da matéria podem ser convertidos entre eles sem que haja mudanças 
na composição da substância. 
 
 
Fig. 1.2 – Uma visão microscópica de um sólido, um líquido e um gás 
 In: Raymond Chang Quimica Geral 7th edicion 
 
 
1.8 Classificação da matéria 
 
A classificação da matéria (fig.1,3) compreende as substâncias, as misturas, os 
elementos e os compostos, assim como os átomos e as moléculas. 
 Uma substância é uma forma de matéria que tem uma composição definida 
(constante) e propriedades características (água, açúcar, ouro e oxigénio). As 
substâncias diferem entre si pela sua composição e podem identificar-se pela sua 
aparência, cheiro, sabor e outras propriedades. 
 Uma mistura é uma combinação de duas ou mais substâncias com composição 
variável, na qual as substâncias conservam as suas propriedades características (ar, 
água do mar, leite). As misturas podem ser homogéneas (composição uniforme) ou 
heterogénea (composição não uniforme). Qualquer mistura pode-se formar e voltar a 
separar-se em seus componentes puros por meios físicos sem mudar a identidade dos 
seus componentes. 
 As substâncias podem ser elementos ou compostos. Um elemento é uma 
substância que não se pode separar em substâncias mais simples por meios químicos. 
Um composto, uma substância formada por átomos de dois ou mais elementos unidos 
quimicamente em proporções definidas. Os compostos só podem separar-se em seus 
componentes puros por meios químicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.3- Classificação da matéria 
 
1.9 Propriedades físicas e químicas da matéria 
 
As substâncias caracterizam-se pelas suas propriedades e composição bem 
definidas, próprios e característicos de cada uma.Ponto de fusão, ponto de ebulição e 
densidade etc. são propriedades físicas (ver tabelas de matemática, física e química); 
dizem respeito aos fenómenos físicos. Uma propriedade física pode-se medir e 
observar sem que mude a composição ou identidade da substância. Essas 
propriedades, ou constantes físicas, são de grande utilidade na determinação da 
pureza das substâncias, sendo o seu conjunto chamado de critérios de pureza. 
Por outro lado, o enunciado “o hidrogénio gasoso se queima na presença de 
oxigénio gasoso para formar água” descreve uma propriedade química do 
hidrogémio, já que para observar esta propriedade se deve efectuar uma mudança 
química, em este caso a combustão. Depois da mudança, os gases originais, 
hidrogénio e oxigénio, desaparecem e fica uma substância distinta, a água. Não é 
possível recuperar a água por meio de uma mudança física como a ebulição ou 
congelação. Propriedades químicas são as propriedades relacionadas com o 
comportamento das substâncias em reações químicas. Reacções químicas são os 
processos de transformação das substâncias. 
Existem também as propriedades organolépticas e as propriedades funcionais. 
As propriedades organolépticas são as identificadas pelos nossos sentidos (cheiro, cor, 
textura, estado de agregação etc.). As propriedades funcionais são aquelas que 
caracterizam um grupo de substâncias (todos os ácidos são azedos). Portanto, as 
propriedades que caracterizam a substância são classificadas como específicas 
(físicas, químicas, organolépticas e funcionais). 
 Chama-se a atenção para as propriedades chamadas Gerais. São propriedades 
que qualquer matéria tem, e que, portanto, não caracterizam determinadas 
Matéria 
Misturas Substância 
pura 
Misturas 
homogéneas 
Misturas 
heterogéneas 
Compostos 
 
Elementos 
 
Separação por 
métodos físicos 
Separação por 
métodos químicos 
substâncias, p.e. massa, volume, extensão, impenetrabilidade, inércia, porosidade, 
elasticidade. Resumindo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Todas as propriedades da matéria que se podem medir pertencem a uma das duas 
categorias: propriedades extensivas e propriedades intensivas. O valor medido de uma 
propriedade extensiva depende da quantidade de matéria considerada. A massa que é 
a quantidade de matéria em certa amostra de uma substância é uma propriedade 
extensiva e é uma propriedade aditiva. O volume é outra propriedade extensiva. 
 O valor medido de uma propriedade intensiva não depende de quanta matéria se 
considere. A densidade, definida como a massa de um objeto dividida entre seu 
volume, é uma propriedade intensiva. A temperatura é também uma propriedade 
intensiva. Diferentemente da massa e o volume, a temperatura e outras propriedades 
intensivas não são aditivas. 
 
1.10 Classificação e separação das misturas – sua caracterização 
 
A matéria pode se apresentar no estado de combinação (H2O) ou no de mistura (H2 
e O2). A combinação é um estado proveniente de uma transformação química. A 
mistura não é. Diz-se que duas ou mais substâncias se combinam quando se unem 
intimamente de maneira a formar uma substância nova, que, por suas propriedades, 
defira das substâncias componentes. Mistura é a reunião de duas ou mais substâncias 
em quaisquer proporções dos seus componentes, como se eles continuassem isolados 
ou sem união íntima. 
Em resumo as combinações ou compostos assim se distinguem das misturas: 
 
1 – Em uma combinação ou composto, os componentes entram sempre nas 
mesmas proporções, fixas e invariáveis. Em uma mistura, os componentes podem 
entrar em quaisquer proporções. 
2 – Em uma combinação ou composto, as propriedades dos componentes são 
substituídas por novas propriedades. Em uma mistura, os componentes conservam as 
suas propriedades. 
Propriedades das 
substâncias 
Gerais 
Específicas 
(as que caracterizam 
 a substância) 
 
Físicas 
Químicas 
Organolépticas 
Funcionais 
 
Classificação das misturas 
 
As misturas podem ser: homogéneas (uma fase) e heterogéneas (polifásicas). 
Existem misturas que se comportam como espécies químicas definidas e não como 
misturas, frente às variações de temperatura: são as misturas eutéticas (tem 
temperatura constante desde o início até ao fim da fusão) e as misturas azeotrópicas 
(tem ponto de ebulição que se mantém constante desde o início até o fim). 
 
Separação das misturas 
 
A separação dos componentes de uma mistura é realizada por meio de diversos 
processos e técnicas. Cada um desses processos, dependendo da mistura, pode 
separar as substâncias da mesma, ou então desdobrar uma mistura mais complexa em 
misturas mais simples. 
A escolha do método apropriado depende de uma série de factores, dentre os quais 
o estado físico dos componentes da mistura e certo conhecimento prévio das 
propriedades dos constituintes da matéria. 
Classificação e Separação de misturas heterogéneas: 
1. Sólido com sólido a) catação 
b) levigação 
c) ventilação 
d) atração magnética 
e) flotação 
f) peneiração 
g) dissolução fracionada 
h) fusão fracionada 
i) sublimação 
j) copelação 
 
2. Sólido com líquido a) filtração 
b) decantação 
c) centrifugação 
 
3. Sólido com gasoso a) decantação 
b) câmara de poeira 
c) filtração 
 
4. Líquido com líquido a) funil separador 
 
5. Líquido com gasoso a)aquecimento e agitação 
 
Separação de misturas homogéneas: 
1. Sólido com líquido a) evaporação 
b) secagem 
c) destilação 
 
2. Líquido com líquido a) destilação fracionada 
 
3. Líquido com gasoso a) aquecimento e agitação 
 
4. Gasoso com gasoso a) liquefação fracionada 
b) adsorção 
in: E. C. Aichinger E.P.U. SP 
 
Cromatografia – nos permite separar 2 ou mais substâncias cujas diferenças em 
propriedades são muito pequenas. Pode ser definida como uma técnica de separação 
duma mistura nos seus componentes, onde o efeito de separação tem como base a 
diferença de mobilidade dos diferentes componentes, quando a mistura arrastada por 
um solvente (fase móvel) passa através de uma fase estacionária. O uso de diferentes 
fases estacionárias e fases móveis levaram ao surgimento de diferentes técnicas de 
separação cromatográfica. Como fase estacionária pode-se usar sólidos, líquidos, 
papel, etc. 
Pelas suas características analíticas a cromatografia pode ser: 
 
a) Cromatografia qualitativa, que consiste somente na separação dos componentes 
de uma mistura. 
b) Cromatografia quantitativa ou analítica, que permite identificar e quantificar cada 
um dos componentes da mistura. 
 
Extracção – O processo de extracção baseia-se na diferente solubilidade das 
substâncias em diferentes solventes. 
 
Permuta-iónica – separação de misturas inorgânicas 
 
Elab. Prof. JS Castelo Branco