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Objetivos da aula Compreender o conceito de matéria. Reconhecer os fenômenos físicos e químicos para compreender as transformações que ocorrem na natureza. Entender a mudança de estado da matéria. Compreender as propriedades da matéria. 1. Matéria Matéria é qualquer substância sólida, líquida ou gasosa que ocupa lugar no espaço. Figura 1.1 Matéria no estado sólido Fonte: Porto Alegre, 2010. Figura 1.2 Matéria no estado líquido Fonte: Portal Fator Brasil, 2010 Figura 1.3 Matéria no estado gasoso Fonte: MANAUS, 2010 Outras definições que são muito importantes para compreendermos esse estudo sobre a matéria são necessárias, por isso vamos conhecê-las: 1.1 Massa A massa é uma medida da quantidade de matéria da substância ou objeto. Para expressar o valor da massa usamos a unidade quilograma. 1.1.2 Corpo É a denominação dada a uma porção limitada da matéria. Ex. Copo, barra de ferro, ou seja, quase tudo o que nos rodeia. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça 1 2. Fenômenos físicos e químicos As transformações que a matéria pode sofrer são chamadas de fenômenos. Observe as duas seqüências de figuras: Sequência 1 Figura 1.4. Grão de café cru. Fonte: SWEET MARIAS, 2010 Figura 1.5. Grão de café após 11 minutos de torração. Fonte: SWEET MARIAS, 2010. Figura 1.6. Grão de café após 13 minutos de torração. Fonte: SWEET MARIAS, 2010 Tabela 1. Composição química dos grãos de café cru e torrado. Composto químico (% média) no café cru (% média) no café torrado Água 11,0 4,0 Açúcares 10,0 4,0 Proteína 16,0 14,0 Lipídeos 14,0 16,0 Polifenóis 7,5 5,0 Fonte: MENDONÇA,2004. Sequência 2 Figura 1.7 Ferro em pó. Fonte: DERIVATA, 2010. Figura 1.8. Barra de ferro Fonte: ESFERA, 2010 CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça 2 Você percebeu nas duas seqüências de figuras que o grão de café e o ferro sofreram algum tipo de transformação. Na primeira seqüência percebemos que o grão de café cru durante o processo de torração, modificou a sua coloração. A torração é um processo térmico, que usa temperaturas em torno de 220 0C, e o objetivo é alterar as características químicas do grão de café, para que possamos preparar uma bebida. Assim, podemos obter uma xícara de café, com sabor de caramelo, adocicado, com aroma bem intenso, com cor de chocolate que no caso grão cru não é perceptível. Na tabela que mostra a composição química do grão de café cru e do grão torrado, podemos notar que houve mudanças nas substâncias químicas do grão cru, quando ele foi torrado. Neste caso, chamamos essa transformação de fenômeno químico, por que após a transformação a matéria sofreu alteração na sua composição química. Na segunda seqüencia percebe-se que o ferro em pó foi transformado em barra de ferro. No entanto, essa barra de ferro, continuou a ser formada pela substância química: ferro. Houve neste caso, apenas uma alteração na forma do ferro, um fenômeno físico, porque embora tenha sofrido alterações, a substância continuou a ser a mesma. Alguns exemplos de fenômenos químicos são: Todo tipo de combustão, ou seja, a queima de substâncias. A ferrugem que aparece em materiais que são feitos com ferro; A fotossíntese, processo exclusivo dos vegetais. E exemplos de fenômenos físicos são: Mudança de estado da matéria (veremos com detalhes a seguir) Redução de tamanho (cortar, picar a matéria), alteração do formato; Acender uma lâmpada. Estes fenômenos que acabamos de estudar estão relacionados com as transformações que a matéria pode sofrer. Os fenômenos físicos estão relacionados com as transformações físicas e os fenômenos químicos com as transformações químicas. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça 3 3. Mudança de estado da matéria As mudanças de estado da matéria, influenciadas pelas variações da pressão e da temperatura são importantes exemplos de transformações físicas. Na química, esse fenômeno físico nos ajuda a realizar separações da matéria quando queremos conhecer a sua composição. 3.1. Estados físicos da matéria A matéria existe nos estados sólido, líquido e gasoso. Esses estados se diferenciam pelas características macroscópicas (forma e volume) e microscópicas (união das moléculas). Veja as figuras abaixo: Estado sólido Estado líquido Estado gasoso No estado sólido as moléculas estão muito bem organizadas, o que deixa a matéria mais rígida. O volume e a forma das moléculas são constantes. Mesmo que ela seja colocada em um recipiente a sua forma não vai se alterar. Figura 1.9. Cubo de gelo Fonte: MAPFRE MULHER, 2010 Figura 1.10. Cubos de gelo dentro de um copo Fonte: ABRIL DIGITAL, 2010 Quando a matéria está no estado líquido suas moléculas estão com uma certa desorganização (estão mais distantes uma das outras), isso permite mudar a sua forma, mas não mudar o seu volume. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça 4 Isto quer dizer, por exemplo, que podemos colocar 1 litro de um líquido qualquer em diferentes recipientes, e ele vai tomar a forma desse recipiente. Mas o seu volume continuará sendo de 1 litro. Figura 1.11. Líquido com forma de taça. Fonte: CLICRBS, 2010. Figura 1.12. Líquido com forma de mangueira. Fonte: TIGRÃO DE RAMOS, 2010. Figura 1.13. Líquido com diferentes formas. Fonte: ARTHUR MUHLENBERG, 2010 No estado gasoso tanto a forma quanto o volume variam, em função do recipiente onde está armazenado. Isso acontece por que as moléculas do gás encontram-se num estado de agitação muito grande, podendo ocupar todo o espaço que lhe é disponível. A matéria nesse estado pode ser comprimida ou expandida. Veja as figuras abaixo: Figura 1.14. Balão com ar aqueci- do. Fonte: PMDM INFLÁVEIS PROMOCIONAIS, 2010 Figura 1.15. Pneu com ar compri- mido. Fonte: METALOSA, 2010. Figura 1.16. Extintor de incêndio com gás CO2 comprimido. Fonte: EDR, 2010. As diferenças nos estados físicos da matéria são devido a diferenças na quantidade de energia que existe nas moléculas, em cada um dos estados. O esquema abaixo representa esse aumento de energia, em função da mudança de estado. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça 5 Aumento da quantidade de energia Sólido Líquido Gasoso Redução da quantidade de energia Para saber mais sobre a mudança de estado, assista o vídeo disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=4LxJ8v8X6xs> Assim, para mudar o estado físico da matéria é só adicionar ou retirar energia da matéria. Por exemplo: Para que a água na forma de gelo (estado físico: sólida), se transforme em água líquida é necessário fornecer energia. Esse fenômeno acontece quando deixamos uma forma de gelo fora da geladeira. Como a temperatura do ambiente é maior do que a de dentro da geladeira, então vai haver aumento da quantidade de energia (calor) do gelo e por causa disso ele derrete, passando do estado sólido para o estado líquido. Quando a matéria perde energia ela retorna para o estado anterior. Um exemplo é o evento das chuvas.A origem das chuvas está associada primeiro com a transformação da água líquida em água gasosa, que acontece graças ao aumento da energia da água. O calor da atmosfera é responsável por esse fornecimento de energia. Bom, então agora temos as nuvens de chuva com mais energia (calor) do que tinham antes, é que na verdade, são constituídas de água na forma de vapor. Nesse caso, se esse vapor de água (nuvem) entrar em contato com alguma superfície com menos energia (como as frentes frias), a água retorna ao estado líquido, que nós observamos na forma de chuva. Esta mudança de estado é chamada de condensação, que ocorre quando uma matéria gasosa se transforma em líquido. Saiba mais: Para conhecer mais sobre a formação das chuvas acesse <http://www.suapesquisa.com/geografia/chuva.htm> CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça 6 4. Propriedades da matéria A matéria apresenta várias propriedades que são classificadas em gerais, funcionais e específicas. 4.1. Propriedades Gerais São comuns a toda e qualquer espécie de matéria, independentemente da substância da qual ela é formada. A matéria apresenta oito propriedades que explicam o uso de cada matéria para certa finalidade. (1) Inércia: Todo corpo que está em repouso ou em movimento, assim continuará. Contudo, se uma força agir sobre esse corpo ele se movimentará ou ficará em repouso. Exemplo: Enquanto o jogador se con- centra para cobrar o pênalti, a bola permanece em inércia até ser movimentada pelo jogador. Figura 1.17. Cobrança de penalti Fonte: YADA YADA, 2010 (2) Massa: é a quantidade de matéria. Pode ser medida por meio de uma balança e sua unidade é o kilograma. A massa é a medida da inércia. Quanto maior a massa de um corpo, maior a sua inércia (3) Extensão: Toda matéria ocupa um lugar no espaço, então por isso todo corpo tem extensão. Seu corpo, por exemplo, tem a extensão do espaço que você ocupa. (4) Impenetrabilidade: duas porções de matéria não podem ocupar o mesmo lugar ao mesmo tempo. Um exemplo: se a gente colocar água em um copo e, em seguida adicionar 3 colheres de sal. Veremos que o nível da água sobe. Isto significa que duas porções de matéria (á- gua e sal), não podem ocupar o mesmo lugar no CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça 7 espaço (interior do copo) ao mesmo tempo. Figura 1.18. Copo de água transbordando Fonte: HORA DE MUDAR, 2010 (5) Compresssibilidade: se uma força atuar sobre a matéria, o seu volume diminui. É o caso do botijão, que comporta uma grande quantidade do gás num espaço pequeno. (6) Elasticidade: A matéria volta ao volume e à forma iniciais quando cessa a compressão. No exemplo anterior, o gás é liberado à medida que o usamos para acender o fogo do fogão. 7) Divisibilidade: a matéria pode ser dividida em partes cada vez menores. Uma boa forma de conhecer essa propriedade é quebrar um pedaço de giz até reduzi-lo a pó. (8) Descontinuidade: Toda matéria é descontí- nua, por mais compacta que pareça. Existem espaços entre uma molécula e outra e esses espaços podem ser maiores ou menores tornan- do a matéria mais ou menos dura. Veja na foto o exemplo da pedra pomes. Figura 1.19. Pedra pomes Fonte:MUSEU ROSA E MARCO,2010 2. Propriedades Funcionais São propriedades observadas somente em determinados grupos de matéria. Esses grupos são chamados funções químicas, e as principais são: ácidos, bases, sais e óxidos que vamos estudar nas próximas semanas. 3.1. Propriedades Específicas São propriedades que permitem identificar uma determinada espécie de matéria. Dentre as propriedades específicas, podemos citar: – Propriedades organolépticas: odor, sabor. – Propriedades físicas: ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade. – Propriedades químicas: reações químicas. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça 8 3.1.1 Propriedades Organolépticas: a) Cor: a matéria pode ser colorida ou incolor. Esta propriedade é percebida pela visão. b) Brilho: a capacidade de uma substância de refletir luz é a que determina o seu brilho. Percebemos o brilho pela visão. c) Sabor: uma substância pode ser insípida (sem sabor) ou sápida (com sabor). Esta propriedade é percebida pelo paladar. A água é considerada uma substância insípida e a bebida do café é considerada como uma substância sápida, pois é uma matéria que apresenta um sabor intenso e muito agradável. d) Odor: a matéria pode ser inodora (sem cheiro) ou odorífera (com cheiro). Esta propriedade é percebida pelo olfato. 3.1.2. Propriedades Físicas: Os valores correspondentes ao ponto de fusão, ponto de ebulição e densidade das matérias, geralmente são descritos nas tabelas periódicas. a) Ponto de fusão É a temperatura na qual a matéria muda do estado sólido para o estado líquido. O ponto de fu- são da água é de 0ºC (zero graus Celsius). b) Ponto de ebulição É a temperatura na qual a matéria muda do estado líquido para o estado gasoso. O ponto de ebulição da água é de 100ºC (cem graus Celsius). Para conhecer os valores dos pontos de ebulição, de fusão e a densidade dos elementos químicos, acesse <http://www.dayah.com/periodic/> e clique no link “Pro- priedades” na parte superior à esquerda c) Densidade: É a medida da relação entre a quantidade de matéria (massa) e o espaço que ela ocupa (volume). Calcula-se a densidade absoluta de um corpo por meio da fórmula: http://www.dayah.com/periodic/ CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça 9 d = m d= densidade (g/cm3) v m= massa (g) v = volume (cm3) Ex: Qual a densidade de um corpo que tem massa de 200 g e está ocupando um volume de 2000 cm cúbicos ? É de 0.1 g/cm cúbico. Corpos com baixa densidade = possuem pouca massa em relação a um certo volume Figura 1.20. Pena Fonte: ALUIZIO MARTINS, 2010 Figura 1.21. Folha de papel de arroz Fonte: ALUIZIO MARTINS, 2010 Corpos com alta densidade = possuem muita massa em relação a um certo volume Figura 1.22. Seixo rolado Fonte: MASTER PEDRA, 2010 Figura 1.23. bolas de chumbo. Fonte: FOTOTHING, 2010. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça 10 GLOSSÁRIO O seixo rolado é uma pedra de formato arredondado e superfície lisa, características dadas pelas águas dos rios, de onde é retira- da. Existem também seixos obtidos artificialmente, rolados em máquinas. (Fonte: E-civil, 2010). d) Dureza É a resistência que a superfície de um material tem ao ser riscado. Um material é considerado mais duro que o outro quando consegue riscar esse outro deixando um sulco. Para determinar a dureza dos materiais, usamos uma escala de 1 a 10. O valor 1 corresponde ao mineral menos duro que se conhece, o talco. O valor 10 é a dureza do diamante, o mineral mais duro que se conhece. Veja a Escala de Mohs, que apresenta os minerais em ordem de dureza e por qual tipo de material eles podem ser riscados. Figura 1.24. Escala de Mohs. (Fonte: E-PORTEFÓLIO, 2010) Para conhecer mais sobre a dureza dos minerais, acesse <http://e-porteflio.blogspot.com/2009/02/rochas-sedimentares-minerais.html> RESUMO Nesta aula estudamos a matéria, seus estados e suas proprieda- des. Por meio deste estudo podemos diferenciar os fenômenos físicos dos fenômenos químicos CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça 11 Referências bibliográficas ALUIZIO MARTINS. O enlace. Disponível em: <http://www.germinaliteratura.com.br/imagens/kichu_pena.jpg>. Acesso em: 20 jan. 2010. DERIVATA. Produtos: Ferro em pó. Disponível em: <http://www.derivata.com.br/Produtos.asp?src=3>. Acesso em: 15 jan. 2010. E-CIVIL. Dicionário on-line. Disponível em: <http://www.ecivilnet.com/dicionario/dicionario_engenharia_s.htm>. Acesso em: 20 jan. 2010. E-PORTÉFOLIO. Rochas sedimentares: Minerais - identificação e propriedades: dureza. Dis- ponível em < http://e-porteflio.blogspot.com/2009/02/rochas-sedimentares-minerais.html> . Acesso em: 20 jan. 2010. ESFERA. PRODUTOS. Disponível em: <http://www.esferadistribuidora.com.br/produtos.php>. Acesso em: 15 jan. 2010. FOTOTHING. Bolas de chumbo. Disponível em: <http://www.fotothing.com/Alberon/photo/001a871dae4d6c68fbba16599e136e32/>. Acesso em: 20 jan. 2010. MANAUS. CPEC. Capacidade de suporte humano, impactos ambientais do desmatamento e sustentabilidade do desenvolvimento: Disponível em: <www.agroeco.inpa.gov.br>. Acesso em: 15 jan. 2010. MAPFRE MULHER. Bem vinda: Festa em casa? Vai dar tudo certo? Disponível em: <http://www.mapfremulher.com.br/bemvinda/?p=87>. Acesso em: 15 jan. 2010. MASTER PEDRA. Pedra rolada para jardins. Disponível em: <http://www.masterpedra.com.pt/prod.php?c=34&sc=27> Acesso em: 20 jan. 2010. MENDONÇA, Luciana Maria Vieira Lopes. Características químicas, físico-químicas e senso- riais de cultivares de Coffea arabica L. 2004. 154 f. Tese (Doutorado) - Curso de Agronomia, Departamento de Ciência dos Alimentos, UFLA, Lavras, 2004. METALOSA (Colatina). PRODUTOS: Roda com pneu e câmara de ar 3,25 x 8. Disponível em: <http://www.metalosa.com.br/produtos_ver.php?p=109>. Acesso em: 15 jan. 2010. MUSEU ROSA E MARCO. Minerais, pedras e outros: pedra pomes. Disponível em: <http://www.tangerino.net/Galerias/Minerais/P/slides/Pedra-pomes.html>. Acesso em: 20 jan. 2010. PMDM INFLÁVEIS PROMOCIONAIS. Balão de ar quente. Disponível em: <http://pmdm.tempsite.ws/blog/?page_id=25>. Acesso em: 15 jan. 2010. http://e-porteflio.blogspot.com/2009/02/rochas-sedimentares-minerais.html CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça 12 PORTAL FATOR BRASIL. No dia do Café, Restaurante Arabesco lança novo drink da be- bida. Disponível em: <http://www.revistafatorbrasil.com.br/imagens/fotos/drink_cafe>. Acesso em: 15 jan. 2010. PORTO ALEGRE. Centro de Tecnologia da UFRS. Aplicação da ferramenta termodinâmica computacional na produção do aço inoxidável em forno elétrico a ARCO/VOD: Disponível em: <www.ct.ufrgs.br/ntcm/inox/>. Acesso em: 15 jan. 2010. SWEET MARIAS (California). An updated pictorial guide to the roast process. Disponível em: <http://www.sweetmarias.com/roasting-VisualGuideV2.php>. Acesso em: 15 jan. 2010. TECCEL. Folha de papel de arroz. Disponível em: <http://www.surfteccell.com.br/NOVO/equipamentos.asp?id=110&mnu=3>. Acesso em: 20 jan. 2010. YADA YADA. Jogo para bater pênalti. Disponível em: <http://yadayada.hex.com.br/2008/03/06/jogo-para-bater-penalti/>. Acesso em: 20 jan. 2010. Objetivos da aula Y. Entender a importância do átomo na formação das moléculas Y Compreender a formação das moléculas Y Diferenciar a substância simples da substância composta Y Entender que as substâncias podem ser puras ou compostas, constituindo as misturas. 1. ÁTOMOS E ELEMENTOS QUÍMICOS Observe as figuras abaixo: Copo de vidro Copo plástico X Figura 2.1. Copo de vidro. Fonte: MADE IN CHINA, 2010 Figura 2.2. Copo plástico Fonte: A25 DECORFESTAS, 2010. Esse copo é classificado como vidro do- méstico (ou cerâmico) e é feito basica- mente de areia, calcário (CaCO3), barri- lha (carbonato de sódio), alumina (Al2O3) e corantes ou descorantes. Este copo plástico, geralmente, é feito de um termoplástico, chamado polipropileno que é um derivado do petróleo. Embora sirvam para a mesma coisa, por uma questão de segurança, de economia ou praticidade, ao bebermos um líquido podemos optar pelo copo de vidro ou pelo copo de plástico. Observamos grandes diferenças entre eles como o peso, a forma, a resistência, entre outras. Estas diferenças são devido ao tipo de matéria que forma esses copos. A matéria de ambos os copos é diferente por que são formadas por substâncias diferentes. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça O vidro contem areia, carbonatos, calcário, barrilha e alumina. O plástico é formado em geral, de apenas um tipo de substância que é um polímero de estireno. GLOSSÁRIO uO estireno é uma vOs polímeros são grandes moléculas formadas por milhares de unidades menores (que são chamadas de monômeros). 2. Átomo Analisando detalhadamente anteriormente, observamos que elas são formadas por substâncias diferentes. Toda substância química é formada por átomos, que são o menor sistema que forma uma matéria. As figuras e 2.4 detalham a constituição química de cada uma dessas matérias (o vidro e o plástico), analise-as atentamente. Figura 2.3: Substâncias e os átomos que formam o vidro O átomo é o menor sistema que forma uma substância, por que ele ainda é formado por 3 partículas que se interagem em grande harmonia. São eles: o elétron, o próton e o nêutron. Essas partículas são muito importantes para o átomo, pois o seu comportamento químico depende exclusivamente dessas partículas. No entanto, o estudo detalhado do átomo, não nosso objetivo. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA . Luciana M. V. Lopes Mendonça O vidro contem areia, carbonatos, calcário, barrilha e alumina. O plástico é formado em geral, de apenas um tipo de substância derivada do petróleo. Neste caso temos o estireno é uma substância orgânica, derivada do petróleo polímeros são grandes moléculas formadas por milhares de unidades menores (que são chamadas de monômeros). detalhadamente o vidro e o plástico, as matérias que foram citadas anteriormente, observamos que elas são formadas por substâncias diferentes. Toda substância química é formada por átomos, que são o menor sistema que forma uma matéria. As figuras stituição química de cada uma dessas matérias (o vidro e o plástico), ubstâncias e os átomos que formam o vidro O átomo é o menor sistema que forma uma substância, por que ele ainda é formado por 3 se interagem em grande harmonia. São eles: o elétron, o próton e o nêutron. Essas partículas são muito importantes para o átomo, pois o seu comportamento químico depende exclusivamente dessas partículas. No entanto, o estudo detalhado do átomo, não 1 O vidro contem areia, carbonatos, calcário, barrilha e alumina. O plástico é formado em . Neste caso temos o poliestireno, substância orgânica, derivada do petróleo. polímeros são grandes moléculas formadas por milhares de unidades menores (que são chamadas de monômeros). o vidro e o plástico, as matérias que foram citadas anteriormente, observamos que elas são formadas por substâncias diferentes. Toda substância química é formada por átomos, que são omenor sistema que forma uma matéria. As figuras 2.3 stituição química de cada uma dessas matérias (o vidro e o plástico), O átomo é o menor sistema que forma uma substância, por que ele ainda é formado por 3 se interagem em grande harmonia. São eles: o elétron, o próton e o nêutron. Essas partículas são muito importantes para o átomo, pois o seu comportamento químico depende exclusivamente dessas partículas. No entanto, o estudo detalhado do átomo, não é CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça Figura 2.4: Substâncias e os átomos que formam o plástico. É importante que você atente para o fato de que toda substância tipos de átomos e, essa sua composição Existem átomos que são muito semelhantes mesmo elemento químico. Alguns deles são raros, outros são artificiais. Todos os elementos químicos existentes na natureza estão agrupados na Tabela Periódica. Eu destaquei na cor cinza, na tabela abaixo os elementos que serão mais utilizados por você na área de cafeicultura. 1A H 2A Li Be Na Mg 3B 4B 5B 6B 7B K Ca Sc Ti V Cr Mn Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Cs Ba * Hf Ta W Re Fr Ra ** Rf Db Sg Bh *Lantanídeos La Ce Pr Nd **Actinídeos Ac Th Pa U 3. Moléculas e substâncias Na natureza, com exceção dos gases nobres, todos os elementos químicos encontram combinados uns com os outros, para que possam ficar estáveis e formar uma grande quantidade de compostos. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA . Luciana M. V. Lopes Mendonça ubstâncias e os átomos que formam o plástico. É importante que você atente para o fato de que toda substância é formada por essa sua composição é responsável pelo seu comportamento químico muito semelhantes entre si, por isso eles foram agrupados como o Alguns deles são raros, outros são artificiais. Todos os elementos químicos existentes na natureza estão agrupados na Tabela Periódica. , na tabela abaixo os elementos que serão mais utilizados por você na 3A 4A 5A 6A B C N O 7B 8B 8B 8B 1B 2B Al Si P S Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po Bh Ha Mt Uun Uuu Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md Na natureza, com exceção dos gases nobres, todos os elementos químicos encontram combinados uns com os outros, para que possam ficar estáveis e formar uma grande quantidade 2 formada por 1 ou mais é responsável pelo seu comportamento químico. , por isso eles foram agrupados como o Todos os elementos químicos existentes na natureza estão agrupados na Tabela Periódica. , na tabela abaixo os elementos que serão mais utilizados por você na 8A 6A 7A He F Ne Cl Ar Se Br Kr Te I Xe Po At Rn Yb Lu No Lr Na natureza, com exceção dos gases nobres, todos os elementos químicos encontram-se combinados uns com os outros, para que possam ficar estáveis e formar uma grande quantidade CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça Por exemplo, podemos encontrar o nitrogênio em diferentes tipos de substâncias, veja alguns exemplos: Y Na carne, no leite, na soja, no feijão, nos ovos: como proteína. Ele é o elemento mais importante das proteínas. Y No ar atmosférico como gás nitrogênio. Y Nos adubos como nitrato de potássio, uréia, etc. Y No nosso corpo como músculos, ácido úrico, amino Y Na bebida do café como a cafeína e a trigonelina O elemento que destacamos é o mesmo em todas as substâncias. Quero chamar sua atenção, para o fato de o nitrogênio, assim como pode participar de diferentes substâncias e com isso, ter diferentes funções. Quimicamente o que garante essa grande quantidade de combinação são as ligações químicas. Esse estudo faremos nas próximas aulas. Já que fomos apresentados às substâncias químicas, vamos fazer algumas classi para melhorar nosso entendimento. Em função dos tipos de átomos que formam uma substância, ela pode ser classificada como: Substância simples ou Substância composta. A substância simples é formada por apenas um tipo de elemento químico. Por exempl gás oxigênio O2 e o gás nitrogênio N nitrogênio. Outros exemplos de substâncias simples: Ozônio Fósforo branco O3 P A substância composta é formada exemplo: o sal de cozinha (NaCl) que tem átomos de sódio e de cloro; a água H e oxigênio). O nitrato de potássio que falamos agora há pouco: KNO oxigênio). Existe um número bem maior de substâncias compostas do que de substâncias simples, graças à capacidade de combinação dos elementos químicos. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA . Luciana M. V. Lopes Mendonça Por exemplo, podemos encontrar o nitrogênio em diferentes tipos de substâncias, veja Na carne, no leite, na soja, no feijão, nos ovos: como proteína. Ele é o elemento mais No ar atmosférico como gás nitrogênio. Nos adubos como nitrato de potássio, uréia, etc. No nosso corpo como músculos, ácido úrico, aminoácidos, enzimas, e outras. Na bebida do café como a cafeína e a trigonelina O elemento que destacamos é o mesmo em todas as substâncias. Quero chamar sua atenção, para o fato de o nitrogênio, assim como outros elementos, substâncias e com isso, ter diferentes funções. Quimicamente o que garante essa grande quantidade de combinação são as ligações químicas. Esse estudo faremos nas próximas aulas. Já que fomos apresentados às substâncias químicas, vamos fazer algumas classi Em função dos tipos de átomos que formam uma substância, ela pode ser classificada Substância simples ou Substância composta. A substância simples é formada por apenas um tipo de elemento químico. Por exempl e o gás nitrogênio N2. Eles são formados apenas por átomos de oxigênio e de Outros exemplos de substâncias simples: Fósforo branco Gás cloro Grafite P4 Cl2 Muitos átomos de C A substância composta é formada por mais de um tipo de elemento químico. Por exemplo: o sal de cozinha (NaCl) que tem átomos de sódio e de cloro; a água H2O (hidrogênio e oxigênio). O nitrato de potássio que falamos agora há pouco: KNO3 (potássio, nitrogênio e o bem maior de substâncias compostas do que de substâncias simples, graças à capacidade de combinação dos elementos químicos. 3 Por exemplo, podemos encontrar o nitrogênio em diferentes tipos de substâncias, veja Na carne, no leite, na soja, no feijão, nos ovos: como proteína. Ele é o elemento mais ácidos, enzimas, e outras. outros elementos, Quimicamente o que garante essa grande quantidade de combinação são as ligações Já que fomos apresentados às substâncias químicas, vamos fazer algumas classificações Em função dos tipos de átomos que formam uma substância, ela pode ser classificada A substância simples é formada por apenas um tipo de elemento químico. Por exemplo: o . Eles são formados apenas por átomos de oxigênio e de Grafite Muitos átomos de C por mais de um tipo de elemento químico. Por O (hidrogênio (potássio, nitrogênio e o bem maior de substâncias compostas do que de substâncias simples, CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça Outros exemplos de substâncias compostas mais complexas: Uréia Triptofano (aminoácido) CH4N2O C11H12 Observe que esses quatro exemplos apresentam os mesmos tipos de átomos: o carbono, o hidrogênio, o nitrogênio e o oxigênio. Só queem quantidades diferentes. É isso que também favorece a ocorrência de uma grande quantidade de compostos acima, são classificadas como substâncias orgân 3. Misturas Embora as substâncias sejam uma forma estável de encontrarmos os elementos químicos, a maioria das substâncias é encontrada substâncias estão sempre misturadas com outras substâncias. Por exemplo: o ar atmosférico. Ao respirarmos inalamos uma grande quantidade de substâncias que estão presentes nessa massa de ar. Assim, vapor de N2 (mais abundante), gás carbônico (CO conforme a qualidade do ar, serão inalados por nós. Ao tomarmos uma xícara de café, estamos consumindo uma grande quantidade de substâncias químicas como açúcares, cafeína, vitaminas, minerais, anti Pois então, as misturas são muito mais comuns do que as substâncias no estado puro. Não é que elas não existam, elas são mais raras. Existem algumas forças na química que cham de interações moleculares, que faz com que as sub as misturas. 3.1. Tipos de misturas 3.1.2. Misturas heterogêneas A palavra heterogênea que deriva do latim identificar as misturas que apresentam mais de uma fase. Por exemplo, a mistura de óleo com água, é uma mistura heterogênea, pois as 2 substâncias não se combinam quimicamente e resultam em 2 fases diferentes. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA . Luciana M. V. Lopes Mendonça Outros exemplos de substâncias compostas mais complexas: Triptofano (aminoácido) Cafeína Ácido úrico 12N2O2 C8H10N4O2 C5H4N Observe que esses quatro exemplos apresentam os mesmos tipos de átomos: o carbono, o hidrogênio, o nitrogênio e o oxigênio. Só que em quantidades diferentes. É isso que também favorece a ocorrência de uma grande quantidade de compostos diferentes. Essas substâncias, acima, são classificadas como substâncias orgânicas devido ao fato de conterem carbono. Embora as substâncias sejam uma forma estável de encontrarmos os elementos químicos, encontrada na natureza sob a forma de misturas. É isso, as substâncias estão sempre misturadas com outras substâncias. Por exemplo: o ar atmosférico. Ao respirarmos inalamos uma grande quantidade de substâncias que estão presentes nessa massa de ar. Assim, vapor de água (H2O), gás nitrogênio (mais abundante), gás carbônico (CO2), gás oxigênio (O2) e muitas outras substâncias conforme a qualidade do ar, serão inalados por nós. Ao tomarmos uma xícara de café, estamos consumindo uma grande quantidade de químicas como açúcares, cafeína, vitaminas, minerais, anti-oxidantes, e outras. Pois então, as misturas são muito mais comuns do que as substâncias no estado puro. Não é que elas não existam, elas são mais raras. Existem algumas forças na química que cham , que faz com que as substâncias se atraiam, mas sem reagir formam A palavra heterogênea que deriva do latim “hetero” e significa diferente, é usada para as misturas que apresentam mais de uma fase. Por exemplo, a mistura de óleo com água, é uma mistura heterogênea, pois as 2 substâncias não se combinam quimicamente e resultam em 2 fases diferentes. 4 Ácido úrico N4O3 Observe que esses quatro exemplos apresentam os mesmos tipos de átomos: o carbono, o hidrogênio, o nitrogênio e o oxigênio. Só que em quantidades diferentes. É isso que também diferentes. Essas substâncias, cas devido ao fato de conterem carbono. Embora as substâncias sejam uma forma estável de encontrarmos os elementos químicos, na natureza sob a forma de misturas. É isso, as Por exemplo: o ar atmosférico. Ao respirarmos inalamos uma grande quantidade de , gás nitrogênio ) e muitas outras substâncias Ao tomarmos uma xícara de café, estamos consumindo uma grande quantidade de oxidantes, e outras. Pois então, as misturas são muito mais comuns do que as substâncias no estado puro. Não é que elas não existam, elas são mais raras. Existem algumas forças na química que chamamos tâncias se atraiam, mas sem reagir formam significa diferente, é usada para Por exemplo, a mistura de óleo com água, é uma mistura heterogênea, pois as 2 CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça Na areia da praia, podemos verificar que os grãos que nós vemos são frações (fases) diferentes, o que a classifica como sendo uma mistura Heterogênea. Figura 2.3. Mistura de óleo e água Fonte: BRASIL ESCOLA, 2010 Figura 2.5. Pedra granito Fonte:stone.en.alibaba.com 3.1.3. Misturas homogêneas A palavra homogênea deriva do latim homogêneas, vistas a olho nu apresentam uma só fase. Vamos continuar com o exemplo da xícara de café. Quando saboreamos a bebida, conseguimos perceber a doçura, o amargor, a acidez e a intensidade deles, e muitas outras sensações. Todas essas sensações são causadas pelas diferentes substâncias químicas presentes na bebida. O interessante é que a bebida é única em sua cor e textura. Ou seja só vemos na xícara a bebida amarronzada e líquida, formando o que chamamos de única fase. Uma mistura de água e sal, que muitos chamam de salmoura é uma mistura homogênea, pois não conseguimos visualizar diferentes fases. Vemos apenas a água. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA . Luciana M. V. Lopes Mendonça Na areia da praia, podemos verificar que os grãos não têm o mesmo aspecto uniforme, e o que nós vemos são frações (fases) diferentes, o que a classifica como sendo uma mistura Figura 2.4. Mistura com 3 fases FONTE: NOTA POSITIVA, 2010 Figura 2.5. Pedra granito Fonte:stone.en.alibaba.com A palavra homogênea deriva do latim “homo” que significa igual. As misturas homogêneas, vistas a olho nu apresentam uma só fase. exemplo da xícara de café. Quando saboreamos a bebida, conseguimos perceber a doçura, o amargor, a acidez e a intensidade deles, e muitas outras sensações. Todas essas sensações são causadas pelas diferentes substâncias químicas presentes ressante é que a bebida é única em sua cor e textura. Ou seja só vemos na xícara a bebida amarronzada e líquida, formando o que chamamos de única fase. Uma mistura de água e sal, que muitos chamam de salmoura é uma mistura homogênea, isualizar diferentes fases. Vemos apenas a água. 5 não têm o mesmo aspecto uniforme, e o que nós vemos são frações (fases) diferentes, o que a classifica como sendo uma mistura Figura 2.4. Mistura com 3 fases TIVA, 2010 que significa igual. As misturas exemplo da xícara de café. Quando saboreamos a bebida, conseguimos perceber a doçura, o amargor, a acidez e a intensidade deles, e muitas outras sensações. Todas essas sensações são causadas pelas diferentes substâncias químicas presentes ressante é que a bebida é única em sua cor e textura. Ou seja só vemos na Uma mistura de água e sal, que muitos chamam de salmoura é uma mistura homogênea, CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça O óleo de cozinha puro também é um exemplo de mistura homogênea, pois também só vemos uma fase. Contudo existem várias substâncias que constituem os óleos. Figura 2.6. Óleos e azeites, exemplos de mistur Outro exemplo de mistura homogênea também importante para a química é a combinação dos solventes com os seus respectivos solutos. Por exemplo: a gasolina e a graxa, álcool combustível), o álcool e a gasolina. A mistura homogênea formada por duas ou mais substâncias é chamada de “solução”. No caso de a solução envolver dois componentes, o que é dissolvido e que geralmenteestá presente em menor quantidade, é designado por “soluto” e o outro, que em geral se apresenta em maior quantidade, chamamos “solvente”. Os materiais heterogêneos são sempre misturas de substâncias, enquanto os homogêneos podem ser substâncias puras ou misturas de substâncias. 4. Métodos de separação de misturas As misturas de substâncias são constituídas por vários componentes (sólidos, líquidos ou gasosos). Freqüentemente é necessário separar esses componentes, para obtermos essas substâncias puras, para uso em laboratório por exemplo, ou para identificação. Assim, usam-se vários processos físicos de separação. A escolha da técnica a ser usada depende da natureza da mistura e das propriedades dos seus componentes. Para a separação das misturas heterogêneas empregam cânicas) e para as misturas homogêneas empregam físicas). Graças aos esses métodos s Y Obter substâncias puras, como o sal do mar; Y Retirar impurezas da água; Y Eliminar partículas de poeira; CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA . Luciana M. V. Lopes Mendonça também é um exemplo de mistura homogênea, pois também só Contudo existem várias substâncias que constituem os óleos. Figura 2.6. Óleos e azeites, exemplos de misturas homogêneas FONTE: CARGILL, 2010. Outro exemplo de mistura homogênea também importante para a química é a combinação dos solventes com os seus respectivos solutos. graxa, o esmalte e a acetona comercial, a água e gasolina. A mistura homogênea formada por duas ou mais substâncias é chamada de “solução”. No caso de a solução envolver dois componentes, o que é dissolvido e que geralmente está presente designado por “soluto” e o outro, que em geral se apresenta em maior Os materiais heterogêneos são sempre misturas de substâncias, enquanto os homogêneos podem ser substâncias puras ou misturas de substâncias. de separação de misturas As misturas de substâncias são constituídas por vários componentes (sólidos, líquidos ou é necessário separar esses componentes, para obtermos essas substâncias puras, para uso em laboratório por exemplo, ou para identificação. se vários processos físicos de separação. A escolha da técnica a ser usada ra e das propriedades dos seus componentes. Para a separação das misturas heterogêneas empregam-se processos mecânicos (operações m cânicas) e para as misturas homogêneas empregam-se os processos físicos (transformações se separação de mistura podemos: Obter substâncias puras, como o sal do mar; Eliminar partículas de poeira; 6 também é um exemplo de mistura homogênea, pois também só Outro exemplo de mistura homogênea também importante para a química é a combinação água e o álcool (do A mistura homogênea formada por duas ou mais substâncias é chamada de “solução”. No caso de a solução envolver dois componentes, o que é dissolvido e que geralmente está presente designado por “soluto” e o outro, que em geral se apresenta em maior Os materiais heterogêneos são sempre misturas de substâncias, enquanto os homogêneos As misturas de substâncias são constituídas por vários componentes (sólidos, líquidos ou é necessário separar esses componentes, para obtermos essas se vários processos físicos de separação. A escolha da técnica a ser usada se processos mecânicos (operações me- se os processos físicos (transformações CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça Y Separar essências, ingredientes de medicamentos, etc. 4.1. Separação das misturas heterogêneas Nessas misturas para a separação dos seus componentes podemos usar vários métodos, que vão depender das características da mistura e do produto que pretendemos obter. Um conceito importante que precisamos ter para facilitar nosso aprendizado sobre as misturas heterogêneas é o de densidade, que vimos na aula 2. 4.1.1. Métodos indicados para separar as misturas a) Catação: os fragmentos são catados com a mão ou com uma pinça. Ex. A separação do feijão das impurezas, do milho, café, etc. b) Ventilação: o componente mais leve é separado usando Ex. Separar casca de arroz; casca de café, etc. c) Levigação: separação do componente mais leve por corrente de água que arra ta o componente menos denso. Ex. Sep ração de minérios d) Dissolução fracionada: separação por meio de um líquido que dissolve apenas um comp nente e não dissolvem os outros. Necessita de um método auxiliar para retirar o líquido adici nado, geralmente usa-se a filtração ou a evaporação. Ex. Mistura de areia e sal. e) Flotação: separação com o uso de um líquido de densidade intermediária entre dois sólidos de densidades diferentes. O sólido menos denso flutua no líquido. Ex. Separação dos sólidos dos esgotos. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA . Luciana M. V. Lopes Mendonça Separar essências, ingredientes de medicamentos, etc. eparação das misturas heterogêneas ara a separação dos seus componentes podemos usar vários métodos, que vão depender das características da mistura e do produto que pretendemos obter. Um conceito importante que precisamos ter para facilitar nosso aprendizado sobre as misturas é o de densidade, que vimos na aula 2. para separar as misturas com todas as fases no estado sólido a) Catação: os fragmentos são catados com a mão ou com uma pinça. Ex. A separação do feijão das impurezas, do milho, café, etc. Ventilação: o componente mais leve é separado usando-se uma corrente de ar. Ex. Separar casca de arroz; casca de café, etc. Levigação: separação do componente água que arras- Ex. Sepa- Figura 2.7. Uso da levigação no garimpo de ouro. Fonte: BEMTEVIBRASIL, 2010 ) Dissolução fracionada: separação por meio de um líquido que dissolve apenas um comp dissolvem os outros. Necessita de um método auxiliar para retirar o líquido adici se a filtração ou a evaporação. Ex. Mistura de areia e sal. Flotação: separação com o uso de um líquido de densidade intermediária entre de densidades diferentes. O sólido menos denso flutua no líquido. sólidos dos esgotos. Figura 2.8. Sistema de flotação no Rio Pinheiros Fonte: COBRAPE, 2010 7 ara a separação dos seus componentes podemos usar vários métodos, que vão depender das características da mistura e do produto que pretendemos obter. Um conceito importante que precisamos ter para facilitar nosso aprendizado sobre as misturas todas as fases no estado sólido. Figura 2.7. Uso da levigação no garimpo de ouro. BEMTEVIBRASIL, 2010 ) Dissolução fracionada: separação por meio de um líquido que dissolve apenas um compo- dissolvem os outros. Necessita de um método auxiliar para retirar o líquido adicio- Figura 2.8. Sistema de flotação no Rio Pinheiros CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça f) Separação magnética: apenas um dos componentes é atraído pelo imã, geralme quel e cobalto. Ex. Areia com limalha de ferro. g) Fusão fracionada: separação por aquecimento da mistura até a fusão do componente de m nor ponto de fusão. g) Cristalização fracionada: adiciona ção da solução obtida, os componentes cristalizam Figura 2.9. Representação seqüenciada do processo de cristalização. h) Peneiração ou tamisação: para separa peneira (conhecido também como tamis). Os grãos maiores ficam retidos na peneira e os men res passam pela malha. Ex. Separar areia de pedregulhos. 4.1.2. Métodos indicados para separar as misturas quando uma das fases não é sólida: a) Sedimentação separaçãode duas ou mais camadas devido a diferentes densidades, sendo que a fase mais densa se deposita no fundo do recipiente em que se encontra. É muito usado em tratamento de efluentes industriais. b) Decantação com uso de sifão e/ou ent ada ou retirada por intermédio de um sifão. Para o sifonamento é necessário que se estabeleça uma diferença de altura ente o frasco que contem a mistura e a ponta do sifão para que haja um escoamento d mistura. No entornamento a separação pode ser feita, após a sedimentação, com a transferência cuidadosa do líquido para outro recipiente. Este processo permite fazer uma separação CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA . Luciana M. V. Lopes Mendonça f) Separação magnética: apenas um dos componentes é atraído pelo imã, geralme quel e cobalto. Ex. Areia com limalha de ferro. g) Fusão fracionada: separação por aquecimento da mistura até a fusão do componente de m g) Cristalização fracionada: adiciona-se um líquido que dissolva todos os sólidos. ção da solução obtida, os componentes cristalizam-se separadamente. Figura 2.9. Representação seqüenciada do processo de cristalização. Fonte: PROF2000, 2010. separa os grãos menores dos maiores com o auxilio peneira (conhecido também como tamis). Os grãos maiores ficam retidos na peneira e os men res passam pela malha. Ex. Separar areia de pedregulhos. para separar as misturas quando uma das fases não é sólida: Sedimentação separação de duas ou mais camadas devido a diferentes densidades, sendo que a fase mais densa se deposita no fundo do recipiente em que se encontra. É muito usado em b) Decantação com uso de sifão e/ou entornamento: após a sedimentação, a fase líquida é esc ada ou retirada por intermédio de um sifão. Para o sifonamento é necessário que se estabeleça uma diferença de altura ente o frasco que contem a mistura e a ponta do sifão para que haja um escoamento da fase superficial da No entornamento a separação pode ser feita, após a sedimentação, com a transferência cuidadosa do líquido para outro recipiente. Este processo permite fazer uma separação 8 f) Separação magnética: apenas um dos componentes é atraído pelo imã, geralmente ferro, ní- g) Fusão fracionada: separação por aquecimento da mistura até a fusão do componente de me- se um líquido que dissolva todos os sólidos. Por evapora- maiores com o auxilio de uma peneira (conhecido também como tamis). Os grãos maiores ficam retidos na peneira e os meno- para separar as misturas quando uma das fases não é sólida: Sedimentação separação de duas ou mais camadas devido a diferentes densidades, sendo que a fase mais densa se deposita no fundo do recipiente em que se encontra. É muito usado em ornamento: após a sedimentação, a fase líquida é esco- Para o sifonamento é necessário que se estabeleça uma diferença de altura ente o frasco a fase superficial da No entornamento a separação pode ser feita, após a sedimentação, com a transferência cuidadosa do líquido para outro recipiente. Este processo permite fazer uma separação CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça grosseira, pois as partículas mais pequenas do sólido líquido e o sólido não fica completamente seco. c) Funil de decantação: separa dois líquidos imi veis (não se misturam). Um exemplo é a mistura de água e azeite, que é então colocada num funil de d cantação e deixada em repouso. A mistura separa-se espontaneamente, após o que se abre a torneira e recolhe-se o líquido mais de gua) noutro recipiente enquanto que o líquido menos denso (azeite) fica no funil. Deve despr na de separação dos dois líquidos par componentes da mistura fiquem co d) Filtração: permite separar misturas de líquidos ou gases com partículas sólidas em suspe são. Para isso, faz-se passar a mistura por deixa passar o líquido ou o gás que retém as partículas do sólido. O rigor da separação vai d pender da porosidade do filtro usado. e) Filtração à vácuo: Há casos em que a filtração é muito demorada. filtração a “vácuo” ou, melhor dizendo, a filtração à pressão reduzida. f) Centrifugação: permite separar misturas heterogêneas de sólidos e líquidos ou de líquidos e líquidos. Para isso, a mistura é colocada num tubo que será su grande velocidade (numa centrifuga) fazendo com que as partículas mais pesadas se depositem no fundo do tubo. A seguir, decanta Quando as partículas sólidas são muito p quenas, a decantação pode demorar muito. Neste caso, a centrifugação é um método indicado. Este processo é mais usado em laboratórios para separar os diversos co ponentes do sangue, a gordura do leite ou para clarificar o mel. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA . Luciana M. V. Lopes Mendonça grosseira, pois as partículas mais pequenas do sólido podem ficar ainda em suspensão no líquido e o sólido não fica completamente seco. Funil de decantação: separa dois líquidos imiscí- veis (não se misturam). Um exemplo é a mistura de água e azeite, que é então colocada num funil de de- se espontaneamente, após o que se se o líquido mais denso (á- gua) noutro recipiente enquanto que o líquido menos denso (azeite) fica no funil. Deve desprezar-se a zo- na de separação dos dois líquidos para evitar que os componentes da mistura fiquem contaminados. Figura 2.10. Funil de decantação Fonte: PROF2000, 2010 d) Filtração: permite separar misturas de líquidos ou gases com partículas sólidas em suspe se passar a mistura por um material poroso (por exemplo, papel de filtro) que deixa passar o líquido ou o gás que retém as partículas do sólido. O rigor da separação vai d pender da porosidade do filtro usado. Filtração à vácuo: Há casos em que a filtração é muito demorada. Para apressá filtração a “vácuo” ou, melhor dizendo, a filtração à pressão reduzida. permite separar misturas heterogêneas de sólidos e líquidos ou de líquidos e líquidos. Para isso, a mistura é colocada num tubo que será submetido a movimentação em grande velocidade (numa centrifuga) fazendo com que as partículas mais pesadas se depositem no fundo do tubo. A seguir, decanta-se cuidadosamente a mistura. as partículas sólidas são muito pe- orar muito. Neste caso, a centrifugação é um método Este processo é mais usado em laboratórios para separar os diversos com- ponentes do sangue, a gordura do leite ou Figura 2.11. Centrífuga para análise de sangue. Fonte: LABMAIS, 2010. 9 podem ficar ainda em suspensão no Figura 2.10. Funil de decantação , 2010 d) Filtração: permite separar misturas de líquidos ou gases com partículas sólidas em suspen- um material poroso (por exemplo, papel de filtro) que deixa passar o líquido ou o gás que retém as partículas do sólido. O rigor da separação vai de- Para apressá-la, usa-se a permite separar misturas heterogêneas de sólidos e líquidos ou de líquidos e bmetido a movimentação em grande velocidade (numa centrifuga) fazendo com que as partículas mais pesadas se depositem de sangue. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça 4.3. Separação das misturas homogêneas a) Destilação simples: pode ser empregada para separar uma substância sólida de um líquido ou 2 líquidos que apresentem diferença nos valores de suas temperaturas de ebulição. Por aquec mento, só o líquido entra em ebulição, vaporiza sólido. No caso dos dois líquidos, o de menor temperatura de ebulição, evapora e condensa sendo possível separá-lo do outro líquido.b) Destilação fracionada: é utilizada se têm 3 ou mais líquidos com difere tos de ebulição, que passam através de uma coluna de fracionamento. Por aquecimento, os líquidos vaporizam-se e a seguir condensam se, separadamente, à medida que vão sendo atingidos os seus pontos de ebulição. Exe plo: fracionamento do petróleo. c) Liquefação fracionada: separar dois gases. Por resfriamento da mistura, os gases liquefazem separadamente, à medida que vão sendo atingidos os seus pontos de ebulição. Ex: mistura de O2 e N2. d) Aquecimento simples: separar um gás de um líquido. Por a ebulição do líquido, o gás é expulso. Exemplo: refrigerante. e) Evaporação: o componente líquido é separado do sólido após se deixar evaporar o líquido presente. Exemplo: Separar a o sal da água do mar. RESUMO Nesta aula realizamos um estudo sobre a formação das substâncias, ou seja, a existência dos átomos. Diferenciamos a substância co posta da simples e detalhamos as características das misturas, que são a principal forma de ocorrência da matéria. Aprendemos a esc lher o método correto para purificar uma mistura quanto heterogênea. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA . Luciana M. V. Lopes Mendonça Separação das misturas homogêneas Destilação simples: pode ser empregada para separar uma substância sólida de um líquido ou 2 líquidos que apresentem diferença nos valores de suas temperaturas de ebulição. Por aquec líquido entra em ebulição, vaporiza-se e a seguir condensa-se, separando sólido. No caso dos dois líquidos, o de menor temperatura de ebulição, evapora e condensa do outro líquido. Destilação fracionada: é utilizada quando se têm 3 ou mais líquidos com diferentes pon- tos de ebulição, que passam através de uma quecimento, os se e a seguir condensam- se, separadamente, à medida que vão sendo ição. Exem- Figura 2.12. Destilação do petróleo e obtenção de seus derivados. Fonte: PROF2000, 2010 c) Liquefação fracionada: separar dois gases. Por resfriamento da mistura, os gases liquefazem separadamente, à medida que vão sendo atingidos os seus pontos de ebulição. d) Aquecimento simples: separar um gás de um líquido. Por aquecimento abaixo do ponto de ebulição do líquido, o gás é expulso. Exemplo: refrigerante. o componente líquido é separado do sólido após se deixar evaporar o líquido presente. Exemplo: Separar a o sal da água do mar. realizamos um estudo sobre a formação das substâncias, ou seja, a existência dos átomos. Diferenciamos a substância com- posta da simples e detalhamos as características das misturas, que são a principal forma de ocorrência da matéria. Aprendemos a esco- o método correto para purificar uma mistura, tanto homogênea, 10 Destilação simples: pode ser empregada para separar uma substância sólida de um líquido ou 2 líquidos que apresentem diferença nos valores de suas temperaturas de ebulição. Por aqueci- se, separando-se do sólido. No caso dos dois líquidos, o de menor temperatura de ebulição, evapora e condensa-se , do petróleo e obtenção de PROF2000, 2010 c) Liquefação fracionada: separar dois gases. Por resfriamento da mistura, os gases liquefazem quecimento abaixo do ponto de o componente líquido é separado do sólido após se deixar evaporar o líquido CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça A25 DECORFESTAS. Copo Descartável Color 200ml. Disponível em <http://www.a25decorfestas.com.br/copo jan. 2010. BEMTEVIBRASIL. Expedição Nordeste. Disponível em: <http://www.bemtevibrasil.com.br/expedicao/fotos4/garimpo.jpg> Acesso em: 21 jan. 2010. BRASIL ESCOLA. Mistura e substâncias puras. Disponível em <http://www.brasilescola.com/quimica/mistura CARGILL. Home. Disponível em: <http://www.cargillfoods.com.br/default.aspx> Acesso em: 20 jan. 2010. COLA DA WEB. O petróleo. Disponível em: <http://www.coladaweb.com/quimica/combustiveis/o petroleo > Acesso em: 21 jan. 2010. COBRAPE. EIA-RIMA do Sistema de Tratamento de Água por Flotação no Complexo Hidroenergético Pinheiros-Billings. 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No núcleo (centro) do átomo estão os prótons e os nêutrons, enquanto que os elétrons giram em seu redor. Na figura ao lado está representada a nuvem eletrônica de um átomo. As três partículas fundamentais do átomo têm as seguintes propriedades: Partículas fundamentais do átomo Partícula Carga elétrica Massa Nêutron neutra aproximadamente igual à do próton Próton positiva aproximadamente igual à do nêutron Elétron negativa É 1840 vezes inferior à do próton (ou do nêutron) É o número de prótons (chamado de número atômico) que diferencia um elemento químico (tipo de átomo) de outro. Um átomo que tem 10 prótons pertence a um elemento diferente de um átomo que tenha 11 prótons. Cada átomo tem iguais o seu número prótons e de elétrons, e assim ele fica eletricamente neutro. Isso porque se ele tem 11 prótons com carga positiva e 11 elétrons com carga negativa, o número de cargas positivas e negativas é o mesmo. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça Quando um átomo ganha ou perde um ou mais elétrons, deixa de ter carga elétrica ne e passa a ser um íon. O íon é um átomo que perdeu ou ganhou partículas com carga elétrica. Na realidade ele só vai perder ou ganhar elétrons, o átomo não perde prótons. Isto é por causa da localização dessas partículas. O íon recebe nome diferentes em Observe a Figura 3.2. Veja o que ocorre com o átomo quando ele perde e ganha elétrons. Figura 3. Fonte: QUÍMICA ZERO, 2010. Quando o átomo ganha elétrons: seu número de elétrons fica maior que o número de prótons = então ele tem mais cargas negativas do que (íon negativo). Quando o átomo perde elétrons: seu número de elétrons fica menor que o número prótons = então ele tem mais cargas positivas do que cátion (íon positivo). Representamos as cargas elétricas adquiridas no símbolo do elemento: Ex: Na1 + O2 - ® Na1+ é o cátion sódio e o O Faça a atividade abaixo evitando olhar as respostas Representação simbólica dos íons: a) potássio quando perde um elétron b) magnésio quando perde 2 elétrons c) carbono quando ganha 4 elétrons d) alumínio quando perde 3 elétrons CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA . Luciana M. V. Lopes Mendonça Quando um átomo ganha ou perde um ou mais elétrons, deixa de ter carga elétrica ne e passa a ser um íon. O íon é um átomo que perdeu ou ganhou partículas com carga elétrica. Na realidade ele só vai perder ou ganhar elétrons, o átomo não perde prótons. Isto é por causa da localização dessas partículas. O íon recebe nome diferentes em função do número de eletróns. que ocorre com o átomo quando ele perde e ganha elétrons. Figura 3.2. Conversão do átomo em íon. Fonte: QUÍMICA ZERO, 2010. ganha elétrons: seu número de elétrons fica maior que o número de prótons = então ele tem mais cargas negativas do que cargas positivas = ele é chamado de ânion perde elétrons: seu número de elétrons fica menor que o número prótons = então ele tem mais cargas positivas do que cargas negativas = ele é chamado de Representamos as cargas elétricas adquiridas no símbolo do elemento: é o cátion sódio e o O2 - (oxigênio) é o ânion oxigênio. “PRATIQUE” Faça a atividade abaixo evitando olhar as respostas a) potássio quando perde um elétron Perdeu + 1 próton K+1 b) magnésio quando perde 2 elétrons Perdeu + 2 prótons Mg+2 c) carbono quando ganha 4 elétrons Ganhou + 4 elétrons C-4 d) alumínio quando perde 3 elétrons Perdeu + 3 prótons Al+3 1 Quando um átomo ganha ou perde um ou mais elétrons, deixa de ter carga elétrica neutra e passa a ser um íon. O íon é um átomo que perdeu ou ganhou partículas com carga elétrica. Na realidade ele só vai perder ou ganhar elétrons, o átomo não perde prótons. Isto é por causa da função do número de eletróns. que ocorre com o átomo quando ele perde e ganha elétrons. ganha elétrons: seu número de elétrons fica maior que o número de positivas = ele é chamado de ânion perde elétrons: seu número de elétrons fica menor que o número de negativas = ele é chamado de (oxigênio) é o ânion oxigênio. Faça a atividade abaixo evitando olhar as respostas CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça e) enxofre quando ganha 2 elétrons f) iodo quando ganha 1 elétron g) fósforo quando ganha 3 elétrons h) manganês quando perde 2 elétrons 2. Distribuição eletrônica do átomo Os elétrons explicam o comportamento químico dos átomos e das substâncias que estes átomos formam. Podemos então entender com isso, que o elétron do átomo. Com toda essa importância, vamos estudar com mais detalhe objetivo nosso nesta primeira etapa, é compreender a A eletrosfera é a região do átomo movimento em torno do núcleo. Só que essa região é organizada, os elétrons estão alojados nessa eletrosfera na forma de camadas eletrônicas que também são chamadas de níveis eletrônicos. O detalhe dessas camadas é que cada uma comporta um número diferente de elétrons. As sete camadas que existem são designadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q. O número máximo de elétrons que cada camada comporta está Camada eletrônica K L M N O P Q A organização da eletrosfera é tamanha que divididos em subcamadas, que também s Os quatro tipos de subcamadas que são ocupadas pelos elétrons, são designadas letras s, p, d e f. Cada uma destas esquema abaixo. Subcamada eletrônica CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA . Luciana M. V. Lopes Mendonça e) enxofre quando ganha 2 elétrons Ganhou + 2 elétrons S-2 Ganhou + 1 elétron I-1 Ganhou + 3 elétrons P-3 h) manganês quando perde 2 elétrons Perdeu + 2 prótons Mn+2 Distribuição eletrônica do átomo Os elétrons explicam o comportamento químico dos átomos e das substâncias que estes entender com isso, que o elétron é a partícula mais importante Com toda essa importância, vamos estudar com mais detalhes os elétrons. , é compreender a eletrosfera. A eletrosfera é a região do átomo onde encontramos os elétrons. Eles estão em movimento em torno do núcleo. Só que essa região é organizada, os elétrons estão alojados nessa eletrosfera na forma de camadas eletrônicas que também são chamadas de níveis é que cada uma comporta um número diferente de elétrons. As sete camadasque existem são designadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q. O número máximo de elétrons que cada camada comporta está representado abaixo: Número máximo de eletrons 2 8 18 32 32 18 8 A organização da eletrosfera é tamanha que, nas camadas, os elétrons ainda estão divididos em subcamadas, que também são chamadas de subníveis eletrônicos. Os quatro tipos de subcamadas que são ocupadas pelos elétrons, são designadas destas comporta um número máximo de elétrons, Número máximo de elétrons Representação 2 Os elétrons explicam o comportamento químico dos átomos e das substâncias que estes a partícula mais importante os elétrons. O primeiro onde encontramos os elétrons. Eles estão em movimento em torno do núcleo. Só que essa região é organizada, os elétrons estão alojados nessa eletrosfera na forma de camadas eletrônicas que também são chamadas de níveis é que cada uma comporta um número diferente de elétrons. As sete camadas que existem são designadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q. O número máximo nas camadas, os elétrons ainda estão Os quatro tipos de subcamadas que são ocupadas pelos elétrons, são designadas pelas comporta um número máximo de elétrons, conforme o Representação CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça s p d f Fazendo uma correlação entre as camadas e as subcamadas, obtemos a seguinte informação: quais as subcamadas existem dentro de cada camada, e quais são necessárias para alojar aquele número máximo de elétrons que a camada Camada eletrônica Número máximo de elétrons K L M 18 N 32 O 32 P 18 Q A distribuição eletrônica dos átomos foi pr posta por Linnus Pauling, por meio de um diagrama. Por meio desse diagrama os el trons são distribuídos, nas subcamadas el trônicas (subníveis), e depois são agrupados nas camadas (níveis). Usamos o diagrama seguindo essas setas e distribuindo os elétrons que o átomo possui. Quanto maior o número de elétrons que o átomo possuir, maior será o camadas eletrônicas. Contudo, o número de elétrons presente maior do que 8 elétrons. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA . Luciana M. V. Lopes Mendonça 2 s2 6 p6 10 d10 14 f14 Fazendo uma correlação entre as camadas e as subcamadas, obtemos a seguinte informação: quais as subcamadas existem dentro de cada camada, e quais são necessárias para alojar aquele número máximo de elétrons que a camada comporta. Veja o esquema a seguir: Número máximo de elétrons Subcamadas existentes Soma dos el trons 2 s2 8 s2 p6 18 s2 p6 d10 32 s2 p6 d10 f14 32 s2 p6 d10 f14 18 s2 p6 d10 8 s2 p6 distribuição eletrônica dos átomos foi pro- posta por Linnus Pauling, por meio de um diagrama. Por meio desse diagrama os elé- distribuídos, nas subcamadas ele- (subníveis), e depois são agrupados nas camadas (níveis). Usamos o diagrama do essas setas e distribuindo os elétrons Figura 3.3. Diagrama de Linus Pauling Fonte: PROF. JOÃO NETO, 2010. Quanto maior o número de elétrons que o átomo possuir, maior será o seu o número de elétrons presentes na sua última camada não será 3 10 Fazendo uma correlação entre as camadas e as subcamadas, obtemos a seguinte informação: quais as subcamadas existem dentro de cada camada, e quais são necessárias para comporta. Veja o esquema a seguir: Soma dos elé- trons 2 8 18 32 32 18 8 Figura 3.3. Diagrama de Linus Pauling PROF. JOÃO NETO, 2010. seu número de na sua última camada não será CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça A última camada do átomo é chamada de camada de valência e ela é analisada para prever o comportamento químico do átomo. Ela vai ser responsável pelo tipo de ligação química que esse átomo vai fazer. Os elementos químicos que pertencem à família A, da tabela periódica, tem em sua camada de valência o número de elétrons que corresponde ao número da família. Veja a sequencia abaixo: Família 1A No de elétrons na camada de valência 1 Na tabela periódica, podemos visualizar a distribuição eletrônica de cada átomo. 3.4 é um recorte das 8 colunas da família A destacados dentro do triângulo: essa é a distribuição eletrônica dos elementos. A tabela periódica já apresenta a distribuição de todos os elementos químicos que existem. Figura 3.4. Recorte da tabela periódica com destaque para a camada de valência da família A. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA . Luciana M. V. Lopes Mendonça A última camada do átomo é chamada de camada de valência e ela é analisada para prever o comportamento químico do átomo. Ela vai ser responsável pelo tipo de ligação Os elementos químicos que pertencem à família A, da tabela periódica, tem em sua camada de valência o número de elétrons que corresponde ao número da família. Veja a 2A 3A 4A 5A 6A 7A 2 3 4 5 6 7 Na tabela periódica, podemos visualizar a distribuição eletrônica de cada átomo. recorte das 8 colunas da família A, da tabela periódica. Observe os números que estão destacados dentro do triângulo: essa é a distribuição eletrônica dos elementos. A tabela periódica já apresenta a distribuição de todos os elementos químicos que existem. eriódica com destaque para a camada de valência da família A. 4 A última camada do átomo é chamada de camada de valência e ela é analisada para prever o comportamento químico do átomo. Ela vai ser responsável pelo tipo de ligação Os elementos químicos que pertencem à família A, da tabela periódica, tem em sua camada de valência o número de elétrons que corresponde ao número da família. Veja a 7A 8A 7 8 Na tabela periódica, podemos visualizar a distribuição eletrônica de cada átomo. A figura da tabela periódica. Observe os números que estão destacados dentro do triângulo: essa é a distribuição eletrônica dos elementos. A tabela eriódica com destaque para a camada de valência da família A. CURSO TÉCNICO EM CAFEICULTURA Profa. Luciana M. V. Lopes Mendonça Ainda analisando a figura 3.4. veremos que as aparecem na tabela periódica, eu apenas retirei toda a família B. Observe que todos os elementos da Família mesma coisa acontece com as demais famílias A. É por isso elementos representativos. E isso facilita muito o nosso estudo: basta eu saber a qual família A o elemento pertence que eu sei qual é a sua camada de valência. apresenta na última camada. Bom aí vem mais um detalhe importante: isso só ocorre com os elementos da família A. Com a família B, a distribuição eletrônica é diferente exemplos, quando estudamos as ligações químicas. tabela que destaca a família B: Figura 3.5. Recorte da tabela periódica com destaque para a camada de valência da família 3.Teoria do octeto Esta teoria é a base das ligações químicas. Também é chamada de regra do octeto. Todo o desenvolvimento dessa teoria veio da reflexão sobre os gases nobres. “Se apenas os átomos dos gases nobres são estáveis, e eles são os únicos camada de valência completa, isto é, com oito elétrons (ou dois, no caso d da camada de valência estar completa com oito elétrons (ou dois, no caso da camada K Hélio) faz com que o átomo fique estável”. Desta forma, a teoria do octeto sugere que se os outros átomos que não são estáveis se conseguirem completar a camada de valência,
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