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11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 1/49 Introdução à química Prof.ª Layla Fernanda Alves Freire Descrição A construção histórica da Química como ciência moderna. Conceitos fundamentais sobre matéria e energia. Medidas e Sistema Internacional de Medidas (SI). Propósito Obter conhecimento sobre a evolução da Química como ciência, algo necessário para identificar sua influência na sociedade e nos avanços tecnológicos. Preparação Antes de iniciar a leitura do conteúdo, separe uma calculadora científica ou use a calculadora de seu smartphone/computador. Objetivos 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 2/49 Módulo 1 História da química Reconhecer os fundamentos conceituais sobre a história, evolução e influência da Química na sociedade. Módulo 2 Características da matéria e suas transformações Reconhecer os fundamentos conceituais sobre matéria, energia e transformações da matéria. Módulo 3 Conceitos fundamentais de medidas e grandezas em Química Identificar unidades de medida para conversão e realização de cálculos. Introdução Observando a história da humanidade, vemos que o homem tem o poder de influenciar o meio em que vive, tanto para melhor como para pior. Isso se tornou possível devido ao interesse humano pelas obras da natureza e por suas leis. Conforme o conhecimento sobre a natureza crescia, a ciência foi se dividindo em especialidades, relacionadas entre si, tais como Biologia, Química e Física. A Química, especialidade que estudaremos aqui, trata da composição e das propriedades das substâncias e da interação entre elas para a geração de novos materiais. A Química acompanha o desenvolvimento da humanidade desde a Antiguidade; exemplos disso são o domínio do fogo e a transformação de minérios para a produção de metais. A Química também contribui ativamente para o 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 3/49 desenvolvimento tecnológico por meio da transformação de materiais. Entretanto, somente foi reconhecida como ciência entre os séculos XVII e XVIII, a partir do interesse de cientistas de diversas áreas em compreender melhor determinados fenômenos da natureza. Estudaremos, neste tema, um pouco sobre a história da Química, incluindo conceitos, hipóteses e teorias que passaram a ser determinantes na resolução de fenômenos do cotidiano. Posteriormente, veremos os conceitos atuais sobre matéria, sua classificação e transformação. Também estudaremos o Sistema Internacional de Medidas e a análise dimensional. 1 - História da química Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer os fundamentos conceituais sobre a história, evolução e in�uência da Química na sociedade. Filósofos gregos e suas teorias Filósofos gregos A Química é a ciência que estuda as transformações da matéria. A intensidade com que a Química vem modificando a nossa civilização é evidente em muitas áreas. Não se sabe, ao certo, quando o homem observou ou realizou o primeiro 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 4/49 fenômeno químico com entendimento do ocorrido. Porém, é provável que as primeiras transformações químicas realizadas pelo homem estejam associadas ao uso dos quatro elementos: Fogo Água Ar Terra Esses elementos compõem a Teoria dos Quatro Elementos, que, junto à Teoria do Atomismo, ligam os filósofos gregos antigos à constituição da matéria. Vamos conhecer um pouco sobre esses personagens que fizeram parte da evolução da Química e suas contribuições para a sociedade. 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 5/49 Teoria do atomismo Os gregos Leucipo de Mileto (nascido na primeira metade do século V a.C) e Demócrito de Abdera (460-370 a.C) estão ligados ao atomismo. Leucipo acreditava que o Universo era infinito, formado por uma parte vazia, regida por razão e necessidade, e uma parte cheia, que representava a matéria na qual estariam localizadas as partículas fundamentais em movimento contínuo. Isso faz com que você se lembre de algo? Isso mesmo! Acredita-se que as partículas fundamentais citadas sejam os átomos. Leucippus, Luca Giordano, 1653. Átomos A palavra “átomo” vem do grego (a = não, tomo = divisão) e significa “algo que não pode ser cortado”. Demócrito, discípulo de Leucipo, acreditava que o cosmo era formado por inúmeros átomos de diferentes formas e tamanhos em movimento constante e que, por meio de interações e choques entre os átomos, ocorreria a formação de todas as coisas que conhecemos. Ele também afirmava que até a nossa alma seria constituída de matéria e que toda a matéria poderia ser dividida em partículas cada vez menores, até se obter uma partícula mínima que não podia ser mais dividida. Democritus, retrato das notas da Grécia. 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 6/49 Teoria dos quatro elementos A Teoria dos Quatro Elementos está associada a Empédocles (495 a.C. - 430 a.C.) e Aristóteles (384 - 322 a.C.), que propõem que a matéria seria constituída por água, fogo, ar e terra. Ao contrário do atomismo, Aristóteles propôs que existia uma matéria-prima capaz de dar origem a todas as substâncias existentes. Essa matéria-prima seria formada pelos quatro elementos propostos por Empédocles. Cada elemento seria formado por duas de quatro qualidades: quente, frio, seco e úmido. O elemento ar, por exemplo, seria formado pelas qualidades quente e úmido, e o elemento água, pelas qualidades úmido e frio. Logo, poderíamos transformar o ar em água por meio da mudança de quente para frio. Quatro elementos: fogo, ar, água e terra. Teoria do atomismo x teoria dos 4 elementos Apesar de a Teoria do Atomismo proposta por Demócrito/Leucipo nos fazer lembrar do modelo atômico de Dalton, os conceitos de cosmo e matéria dos filósofos gregos não apresentam averiguação pelo método da ciência moderna. Porém, não podemos deixar de considerar que essas ideias coerentes, mas não científicas, de Aristóteles/Demócrito/Leucipo contribuíram para o desenvolvimento da ciência. Durante muitos séculos, foi impossível unir os trabalhos de artesãos com a explicação dos fenômenos pelos pensadores. Essa separação contribuiu para o lento progresso da ciência. Podemos exemplificar isso verificando que as ideias de Aristóteles não foram alteradas por aproximadamente dois mil anos. O surgimento da alquimia Alquimia 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 7/49 Um período que ainda hoje é questionável quando se trata da evolução da Química é o que se refere à Alquimia, desenvolvida entre árabes e europeus nos anos 500 a 1.500 da era cristã. Será que podemos considerar a Alquimia uma fase da Química? Existem grupos de estudiosos que dizem que sim; outros não reconhecem a Alquimia como parte da ciência. Contudo, o que podemos afirmar é que existem aspectos que contribuíram para o desenvolvimento da Química. Nessa fase, os aspectos filosóficos ainda estavam fortemente presentes, pois a composição da matéria era discutida a partir de concepções filosóficas. Alquimista, 1910. Os alquimistas, estudiosos da Alquimia, tentavam encontrar a chamada “pedra filosofal” e o “elixir da longa vida” (poção que tornaria o ser humano imortal). Mesmo que não tenham conseguido alcançar as suas metas, eles desenvolveram algumas operações unitárias e vidrarias que ainda hoje são utilizadas, apesar de terem sofrido modificações. Por exemplo, a técnica de destilação e os fornos foram elaborados no período da Alquimia e contribuíram para o avanço do método experimental. Pedra �losofal Peça particular de matéria que concentraria o espírito universal com capacidadede transformar qualquer metal em ouro. O alquimista europeu Andreas Libavius se destacou ao escrever o livro Alchemia (alquimia). A obra foi um marco importante na evolução da Química. O autor descreveu aparelhos e procedimentos de laboratório, metais, minerais e águas minerais. Também relatou procedimentos de preparo de substâncias médicas que, posteriormente, serviram de base para a latroquímica. Os alquimistas aumentaram a lista dos elementos essenciais da matéria, inserindo o enxofre e o mercúrio aos quatro elementos já citados (fogo, água, ar e terra), dando origem à Teoria “Enxofremercúrio”. A nova teoria dizia que toda matéria era composta por proporções diferentes de enxofre (associado à combustão) e mercúrio (associado à metalicidade). A partir dessa teoria, os alquimistas tentaram sintetizar vários metais. 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 8/49 Alquimista europeu Andreas Libavius. Latroquímica Ramo da Química a serviço da Medicina. Atualmente, conhecemos como Química Medicinal. A química como ciência moderna Ciência Moderna Com o surgimento do método experimental, cientistas, e não mais filósofos ou alquimistas, buscaram, racionalmente, catalogar dados, derrubando, assim, os mitos da Alquimia. Retrato presumido do Doutor Paracelsus (1493-1541), uma das muitas cópias anônimas do século XVII. No século XVI, Paracelso (1493-1541) acrescentou um princípio, o sal, ao enxofre e ao mercúrio, o que durou até o surgimento da Química moderna. O sal proposto por Paracelso seria responsável pela estabilidade da matéria. Ele também contribuiu com a latroquímica, com o aprimoramento das práticas medicinais, e a Farmacologia. Podemos dizer que surge, então, a indústria de medicamentos. Substâncias como sais de cobre, zinco, cobalto e bismuto também foram estudadas por Paracelsus. Foi no século XVIII, com o desenvolvimento da Física (primeira ciência moderna consagrada no século XVII), que a Química foi consagrada como ciência moderna. Filósofos envolvidos com o conhecimento da Física, como Francis 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 9/49 Bacon (1561-1626) e René Descartes (1596-1650) tiveram papel importante nesse processo. Francis Bacon Propôs que, para se conhecer a natureza, era necessário observar os fatos, classificá-los e determinar suas causas. René Descartes Propôs que os fenômenos fossem explicados a partir de três conceitos: extensão, figura e movimento. Não podemos deixar de citar alguns cientistas que empregavam procedimentos já voltados para a ciência moderna, experimentos controlados e raciocínio indutivo, mas sem abandonar o discurso alquimista. São eles: Robert Boyle (1627-1691) foi considerado por alguns como o “último alquimista” e, por outros, como o “pai da Química moderna”, sendo responsável pelos avanços nos estudos experimentais dos fenômenos químicos. Esse químico inglês escreveu o livro The Sceptical Chemist (“O químico cético” ou “O químico que não confia”), que criticou a Teoria dos Quatro Elementos e os Três Princípios de Paracelsus. Além disso, inseriu os conceitos de mistura e composto, e sugeriu que a matéria seria composta por corpúsculos de diferentes tipos e tamanhos, já se aproximando do conceito atual de átomos. Seu trabalho mais conhecido foi denominado Lei de Boyle-Mariotte. Essa lei trata da relação entre a pressão e o volume de uma massa de gás a temperatura constante. Robert Boyle George Ernest Stahl 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 10/49 O médico e químico George Ernest Stahl (1660-1734) propôs a primeira teoria sobre o fenômeno de combustão, que dizia que, ao ser efetuada a queima de uma substância, esta perdia flogisto (material invisível liberado na queima da substância combustível) na forma de luz e calor. Segundo a Teoria do Flogisto, toda substância combustível era formada por dois componentes, a cinza e o flogístico. Stahl estudou o aquecimento de metais ao ar (calcinação), por meio do qual era obtido a cal, que, nesse caso, seria o metal sem flogisto. Stahl não conseguiu explicar como a massa obtida da cal era maior do que a do metal de partida, sendo essa teoria desbancada com os estudos de Lavoisier. O químico Stephen Hales (1677-1761) contribuiu para a elaboração de técnica para a coleta de gases usada por Lavoisier e outros cientistas. Henry Cavendish (1731-1810), físico e químico, descobriu o gás hidrogênio e concluiu que a água era composta por hidrogênio e flogisto. O teólogo e filósofo Joseph Priestley (1733-1804) descobriu o oxigênio por meio do aquecimento do óxido de mercúrio. Priestley também sintetizou o ácido clorídrico, óxido nitroso, óxido nítrico e dióxido de enxofre. Karl Wilhem Scheele (1742-1786), químico e farmacêutico, descobriu o cloro, o manganês e o bário, porém não recebeu crédito por essas descobertas. Inúmeros cientistas contribuíram para a evolução da ciência, mas foram os trabalhos de Lavoisier que concretizaram a Química como ciência moderna. O químico Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) propôs a Teoria da Combustão como a reação dos corpos com o oxigênio. Ele introduziu o uso da balança em seus experimentos, conseguiu pesar os materiais estudados antes e Stephen Hales Henry Cavendish Joseph Priestley Karl Wilhem Scheele 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 11/49 depois das reações químicas e observou que a massa permanecia constante. Os experimentos realizados por Lavoisier sobre combustão levaram-no a postular a Lei da Conservação da Massa, a primeira lei ponderal, que afirma: a soma das massas das substâncias reagentes é igual à soma das massas dos produtos da reação. Os resultados desses estudos levaram à publicação do livro Traite Elementaire de Chimie (Tratado de química elementar), finalizando, assim, a era da Teoria do Flogisto. Por esse feito, para muitos, Lavoisier é considerado o “pai da Química moderna”. Recorte da obra Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) and Marie Anne Lavoisier (Marie Anne Pierrette Paulze, 1758-1836), Jacques Louis David, 1788. A história baseada na química Neste vídeo, o mestre Dijan Alves fala sobre a evolução da química como ciência e suas contribuições para sociedade através de alguns de seus maiores nomes. Podemos dizer que os cientistas aqui citados e muitos outros tiveram papéis importantes na evolução da Química como ciência moderna. Sem esses estudos, o mundo atual não teria materiais sintéticos, smartphones, computadores, produtos de higiene, cosméticos ou medicamentos simples, como a aspirina. O desenvolvimento da Química proporcionou o avanço do tratamento de doenças, da exploração espacial, dos maravilhosos equipamentos eletrônicos do cotidiano, de alimentos, medicamentos, diagnósticos, roupas, moradias, energia, transporte e comunicações. A Química trouxe qualidade e conforto para a sociedade. 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 12/49 Falta pouco para atingir seus objetivos. Vamos praticar alguns conceitos? Questão 1 Atualmente, é sabido que a matéria é composta por átomos. Porém, os filósofos gregos acreditavam que a matéria era formada por quatro elementos (fogo, ar, água e terra). O filósofo grego que citou o nome “átomo” pela primeira vez foi: 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 13/49 Parabéns! A alternativa B está correta. Leucipo acreditava que o universo era infinito, formado por uma parte vazia, regida pela razão e necessidade, e uma parte cheia, que representava a matéria, na qual estariam localizadas as partículas fundamentais em movimento contínuo. Acredita-se que as partículas fundamentais citadas sejam os átomos.Questão 2 (FUNRIO – 2016 – IF-PA) O cientista francês Antoine Lavoisier, que viveu no século XVII, é o autor de uma das mais importantes leis relativas às reações químicas, a chamada “Lei de Conservação das Massas”. Com relação a essa lei, podemos afirmar: A Lavoisier. B Leucipo. C Paracelso. D Boyle. E Libavius. A Em uma reação química, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos. B Em uma reação química, a massa dos produtos é sempre a metade da massa dos reagentes. C Em uma reação química, a soma das massas dos produtos é sempre inversamente proporcional à soma das massas dos reagentes. 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 14/49 Parabéns! A alternativa A está correta. Lei de Conservação das Massas: a soma das massas das substâncias reagentes é igual à soma das massas dos produtos da reação. 2 - Características da matéria e suas transformações Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer os fundamentos conceituais sobre matéria, energia e transformações da matéria. Matéria: de�nição e classi�cação D Em uma reação química, não existe relação entre as massas dos reagentes e dos produtos. E Em uma reação química, as massas dos produtos são sempre o dobro das massas dos reagentes. 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 15/49 Matéria A Química é uma ciência que tem importante impacto no nosso dia a dia. Vimos que seu desenvolvimento proporcionou avanços em áreas distintas, como saúde, tecnologia, comunicação, indústria de alimentos, entre outras. Todas as coisas ao seu redor que você pode observar e tocar, neste momento, só se tornaram possíveis por meio da evolução da Química como ciência, e todas elas têm algo em comum. Consegue imaginar? Sim! Elas são compostas de matéria. Agora, vamos estudar o conceito de matéria. Definir o conceito de matéria não foi uma tarefa fácil, pois a palavra vem do latim materia e tem diversos significados. Muitos autores renomados utilizam o seguinte conceito: Matéria é qualquer coisa que ocupa lugar no espaço e possui massa. Ao utilizarmos o termo “massa”, devemos tomar cuidado para não confundi-lo com a ideia de peso. Entenda a diferença: Massa A massa de um corpo é uma medida da sua resistência a uma mudança de velocidade. Peso O peso refere-se à força com que o objeto é atraído pela Terra. São exemplos de matéria: água, areia, vidro, plástico e madeira. A matéria pode se apresentar na forma de corpo ou objeto. O ar é um exemplo de matéria dificilmente percebida; tem massa e ocupa um lugar no espaço, embora não seja visto. O corpo corresponde à parte limitada da matéria. Não apresenta forma, tamanho nem quantidade de matéria específica, como, por exemplo, um pedaço de prata e um bloco de madeira. O objeto, por sua vez, corresponde à parte do corpo que apresenta especificidade, aplicabilidade, ou seja, sua utilização tem um objetivo. Exemplo: anel e lápis. Veja a diferença entre matéria, corpo e objeto: 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 16/49 Matéria Corpo Objeto Classi�cação da matéria A matéria pode ser classificada de duas maneiras: De acordo com seu estado físico Gás, líquido ou sólido. De acordo com a sua composição Elemento, composto e mistura. Vejamos a classificação da matéria quanto ao estado físico: 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 17/49 Também conhecido como vapor. Não tem forma nem volume definidos. Assume a forma e o volume do recipiente que o contém. Um gás pode sofrer expansão para ocupar um volume maior ou ser comprimido para ocupar um volume menor. Análise em nível molecular: as moléculas se encontram muito distantes umas das outras e movem-se com velocidades muito altas, colidindo entre si e contra as paredes dos recipientes. Tem volume definido, independentemente do recipiente em que esteja armazenado, mas não tem forma definida; assume o formato do recipiente que o contém. Análise em nível molecular: as moléculas se encontram mais empacotadas, mas ainda se movem rapidamente, permitindo desviar-se umas das outras. Dessa forma, podemos verter os líquidos com facilidade. Tem tanto a forma como o volume definidos; é rígido. Análise em nível molecular: as moléculas encontram-se presas entre si, geralmente com arranjos definidos, nos quais elas podem apenas oscilar superficialmente em suas posições fixas. Agora, vamos observar a classificação segundo a sua composição. Essa classificação é importante na Química, pois trabalhamos com elementos, compostos e misturas no laboratório ou na indústria para formar produtos com aplicabilidade; daí a importância de entender e distinguir uns dos outros. A matéria é formada por um conjunto de átomos, que chamamos de elemento químico. Os elementos químicos são as formas mais simples de matéria com as quais lidamos diretamente no laboratório. São alicerces de todas as substâncias mais complexas com as quais podemos trabalhar, desde o cloreto de sódio (composto pelo elemento Estado gasoso Estado líquido Estado sólido 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 18/49 sódio e o elemento cloro, NaCl) até as proteínas de formas mais complexas. Atualmente, temos tabelados 118 elementos, e apenas um número pequeno tem interesse real para nós. Os elementos se combinam para formar os compostos. Um composto (ou substância química) caracteriza-se por ter seus elementos constituintes sempre presentes nas mesmas proporções. Exemplo O ácido sulfídrico (H2S) é composto por dois átomos de hidrogênio e um átomo de enxofre. Todas as amostras de ácido sulfídrico puro contêm esses dois elementos nas proporções de uma parte em peso de hidrogênio para 16 partes de enxofre, ou seja, 1,0 g de hidrogênio para 1,6 g de enxofre. Para formar esse ácido, o hidrogênio e o enxofre reagem sempre na mesma proporção. Os elementos também podem originar, além das moléculas, os compostos iônicos. Os agregados iônicos são formados especificamente por íons, que são espécies químicas carregadas eletronicamente, mantendo-se unidos por meio da atração elétrica. Como os compostos podem ser moleculares ou iônicos, concluímos que toda matéria é formada por átomos e íons. As misturas apresentam uma composição variável de duas ou mais substâncias puras. As substâncias puras podem ser classificadas como: Simples A substância simples é formada por um único elemento químico. Exemplos: gás hidrogênio (H2); ferro (Fe) e gás ozônio (O3). Compostas 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 19/49 A substância composta é formada por dois ou mais elementos químicos. Exemplos: água (H2O), metano (CH4) e sacarose (C12H22O11). Também podemos classificar as misturas como: Heterogêneas Uma mistura é dita heterogênea quando não é uniforme. Ao tomarmos uma porção da mistura, verificamos que ela tem propriedades distintas de outra porção analisada. Por exemplo, uma mistura contendo água e óleo. Homogêneas Uma mistura homogênea é denominada solução e tem propriedades uniformes em seu todo. Ao tomarmos uma porção dessa solução, podemos verificar que ela tem a mesma propriedade (composição) de qualquer outra porção do todo. Por exemplo, uma mistura de etanol (C2H5OH) e água (H2O). Propriedades da matéria e fundamentos da energia Propriedades da matéria 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 20/49 Toda substância tem um conjunto único de características que nos permitem reconhecê-la e distingui-la entre outras substâncias. Esse conjunto de características é chamado de propriedades, que podem ser classificadas como: Propriedades geraisAs propriedades gerais são inerentes a qualquer tipo de matéria. São elas: massa, extensão, inércia, volume, elasticidade, impenetrabilidade, porosidade, divisibilidade e compressibilidade. Propriedades funcionais As propriedades funcionais são aquelas comuns a determinados grupos de substâncias, como, por exemplo, ácidos, bases, óxidos e sais. Propriedades organolépticas As propriedades organolépticas são aquelas que podem ser observadas pelos sentidos (cor, sabor, odor, brilho e estado de agregação). Propriedades físicas As propriedades físicas são aquelas que podem ser medidas sem alterar a composição das substâncias. São propriedades físicas: densidade, dureza, calor específico, condutibilidade, magnetismo, coeficiente de solubilidade, tenacidade, maleabilidade e ductilidade. Propriedades químicas As propriedades químicas descrevem como uma substância pode alterar ou reagir para formar outras. São propriedades químicas: combustão e oxidação. 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 21/49 Energia É a capacidade que os corpos têm de desenvolver uma força ou produzir um trabalho. Trabalho Neste contexto, podemos pensar na definição de trabalho da Física. Segundo a Física, o trabalho está relacionado à força aplicada a um objeto que resulta no início do seu movimento. Rotacione a tela. Quanto maior a energia de um objeto, maior será a capacidade de realizar trabalho. A unidade SI de energia é o joule (J). Por meio da energia, seja pela absorção, seja pela liberação, a matéria pode sofrer modificação. A energia é essencial para o entendimento dos átomos e moléculas. A troca de energia que envolve uma reação química pode ser da ordem de milhares de joules. Por isso, na Química, costumamos empregar a unidade em quilojoules (kJ). A energia pode ser dividida em: A energia cinética corresponde à energia dada a um corpo por seu movimento. Essa energia pode ser calculada pela seguinte equação: A energia potencial é a energia de um objeto em função da sua posição em um campo de forças. Com relação à energia potencial, temos dois casos de interesse na Química. A energia potencial gravitacional, quando uma partícula se encontra em um campo gravitacional, e a energia potencial de Coulomb, para a partícula carregada em um campo eletromagnético. Podemos escrever a seguinte equação para um corpo de massa m que se encontra a uma altura h da superfície da Terra em relação à sua energia potencial na superfície. E = força × distância Energia cinética Ec = 1 2 mv2 Energia potencial 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 22/49 Exemplo: um atleta ficou impedido de efetuar seu treinamento devido ao fechamento das academias em decorrência da COVID-19. Para não ficar parado, ele resolveu praticar exercícios na escada de seu prédio, de sete andares. Cada andar do prédio é separado por 1,5 metros. Sabendo que o atleta tem massa de 73 kg, qual a variação de sua energia potencial ao subir cinco lances de escadas? A energia de Coulomb corresponde à atração e repulsão entre cargas elétricas. Esse tipo de energia está relacionado a muitos estudos na área da Química, pois ela atrai os elétrons, núcleos atômicos e íons. Podemos expressar a energia potencial de Coulomb de uma partícula pela equação: Essa equação nos informa que a energia potencial de Coulomb se aproxima de zero quando a distância entre duas partículas (Q1 e Q2) tende ao infinito. Se as partículas têm a mesma carga, por exemplo, ambas negativas, Ep será positivo e a energia potencial aumentará; quando as cargas se aproximam, o r diminui. Denominamos de energia eletromagnética a energia que é transportada através do espaço pelas ondas de rádio, ondas de luz e raios X. Um campo eletromagnético é formado por um campo elétrico e um campo magnético oscilantes. O campo magnético somente afeta as partículas carregadas quando elas estão em movimento, e o campo elétrico afeta tanto as partículas em movimento como as paradas. Em resumo: A energia total de uma partícula é a soma da energia cinética com a energia potencial: Ep = mgh Ep = mgh = 73(kg) × 9, 81( m s2 ) × 7, 5(m) = 5, 4 × 103 (kg ⋅ m2. s−2) = 5, 4kJ Ep = Q1Q2 4πε0r Energia eletromagnética Energia cinética É resultado do movimento. Energia potencial É resultado da posição. Campo eletromagnético Transporta energia pelo espaço. E = Ec + Ep 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 23/49 Rotacione a tela. De forma mais ampla, podemos dizer que a energia não pode ser criada ou destruída, porém pode ser transformada em outro tipo. Por exemplo, podemos transformar a energia elétrica em energia luminosa. Atualmente, a sociedade busca o uso de energia de fontes renováveis. As principais fontes de energia renovável existentes são: Energia hidroelétrica. Energia eólica. Energia solar. Energia geotérmica. 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 24/49 Energia de biomassa. Energia de biogás. Transformações da matéria A transformação da matéria pode ocorrer por meio de qualquer processo (conjunto de operações) no qual as propriedades de qualquer material são modificadas. Essas mudanças podem ser classificadas em dois tipos, a saber: Físicas Fenômenos físicos. Químicas Fenômenos químicos. Conheceremos cada tipo em detalhes a seguir. Transformações físicas Durante as transformações físicas, as substâncias apresentam modificação em sua aparência física, mas não em sua composição. Exemplo 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 25/49 A transformação do gelo em água. Quando o gelo funde, ele passa do estado sólido para o líquido, mas ainda é composto de moléculas de água. Como podemos diferenciar, na prática, uma substância pura de uma mistura? Pela análise da sua transformação física! Gráfico de mudança de fase de uma substância pura. Uma substância pura sofre mudança de fase (por exemplo, do estado sólido para o estado líquido ou gasoso) à temperatura constante. Gráfico de mudança de fase de uma mistura. Quando uma mistura sofre uma mudança de fase, isso ocorre dentro de uma faixa de temperatura. Esse comportamento possibilita determinar, na prática, quando se tem um composto puro ou uma mistura. Gráfico de mudança de fase de uma mistura azeotrópica. Ainda podemos observar misturas com temperatura de ebulição constante e uma faixa de temperatura na fusão. Essas misturas são denominadas de azeotrópicas. 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 26/49 Gráfico de mudança de fase de uma mistura eutética. As misturas com temperatura de fusão constante e faixa de temperatura na ebulição são denominadas de eutéticas. É importante diferenciarmos a evaporação e a ebulição. A evaporação ocorre a qualquer temperatura, de forma espontânea, e a ebulição ocorre de forma “forçada”, em uma determinada temperatura. Por exemplo, a água pode evaporar a 33 ⁰C, no varal, mas entra em ebulição a 100 ⁰C. As mudanças de estado físico podem ser observadas na figura a seguir. Esquema de mudanças do estado físico. Outra diferença importante é a que existe entre os termos “vapor” e “gás”. O vapor corresponde a toda matéria no estado gasoso, quando existe um equilíbrio com o estado líquido correspondente, podendo, assim, ocorrer a liquefação pelo simples abaixamento da temperatura ou aumento da pressão. O gás corresponde a um fluido elástico, impossível de ser liquefeito só pelo aumento de pressão ou só pela diminuição da temperatura. Transformações químicas Nas transformações químicas, uma substância é transformada em outra com características totalmente diferentes. Exemplo: as explosões, a combustão do papel, a fotossíntese,a corrosão de um metal e a fermentação de bebidas. Neste caso, estamos tratando de reações químicas que podem ser representadas por equações químicas. As equações químicas, como uma igualdade matemática, têm dois membros: o primeiro membro, à esquerda, e o segundo membro, à direita, são separados por uma seta (→). No primeiro membro, colocamos os compostos que vão reagir entre si, recebendo o nome de reagentes. No segundo membro, após a seta, colocamos os compostos formados, que chamamos de produtos. Por exemplo: combustão do etanol gerando gás carbônico e água. 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 27/49 Reação de combustão completa do etanol. Entendendo o que é Matéria e suas transformações Neste vídeo, a doutora Paula de Moraes fala sobre sobre a matéria, suas características, propriedades e as transformações que ela pode sofrer. 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 28/49 Falta pouco para atingir seus objetivos. Vamos praticar alguns conceitos? Questão 1 O aço inox, o gelo-seco e o diamante podem ser classificados, respectivamente, como: A Substância simples, mistura e substância composta. B Substância composta, substância simples e mistura. C Substância composta, mistura e substância simples. D Mistura, substância composta e substância simples. 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 29/49 Parabéns! A alternativa D está correta. O aço inox é uma liga metálica formada principalmente por aço, cromo e níquel; logo, é uma mistura. O gelo-seco é uma substância formada por carbono e oxigênio, popularmente conhecida como dióxido de carbono, portanto uma substância composta. O diamante é um cristal sob a forma alotrópica do carbono e, portanto, uma substância simples. Questão 2 (UEFS – 2018) - Considerando a mudança de estado físico que ocorre quando uma substância sólida é aquecida, informe verdadeiro (V) ou falso (F) para as afirmativas a seguir e assinale a alternativa com a sequência correta. ( ) A passagem do estado sólido para o estado líquido denomina-se liquefação. ( ) Durante a fusão, a temperatura é constante. ( ) Uma substância sólida não tem volume definido, assumindo o volume e a forma do recipiente em que se encontra. ( ) Pode ocorrer a mudança direta do estado sólido para o estado gasoso. Parabéns! A alternativa E está correta. E Mistura, substância simples e substância composta. A V – V – V – F B V – F – F – V C V – F – V – V D F – F – V – V E F – V – F – V 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 30/49 A passagem do estado sólido para o estado líquido é denominada de fusão. A temperatura é constante na fusão, liquefação/condensação e sublimação. As substâncias sólidas apresentam tanto a forma como o volume definidos. A mudança do estado sólido para o estado gasoso é denominada sublimação. 3 - Conceitos fundamentais de medidas e grandezas em Química Ao �nal deste módulo, você será capaz de identi�car unidades de medida para conversão e realização de cálculos. Medidas Toda ciência progride observando e analisando medidas científicas. Com a Química, não é diferente. Os estudos são fundamentados pela leitura de números em algum instrumento e pela análise e interpretação posteriores desses valores. A precisão da medida dependerá, dentre muitos fatores, da limitação do número de dígitos que o instrumento pode expressar. Atualmente, podemos dizer que temos disponíveis no mercado instrumentos com elevada precisão. Os dígitos obtidos (números) como resultado de uma medida são denominados algarismos signi�cativos. 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 31/49 Ao escrevermos um número que representa o resultado de uma medida, devemos considerar que somente o último algarismo da direita seja impreciso ou considerar a precisão fornecida pelo fabricante do instrumento de medida ou aquela fornecida por método de calibração. Exemplo Ao efetuarmos a pesagem de uma moeda de dez centavos de real, da segunda geração, em uma balança analítica com capacidade de efetuar medidas próximas a 0,0001g, poderemos informar, ao fim da análise, que sua massa é de 4,8019 ± 0,0001g. A notação “mais ou menos” expressa a incerteza de nossa medida. Os algarismos significativos são importantes por indicar a precisão das medidas. Por exemplo, ao utilizarmos instrumentos de medidas diferentes para medir o comprimento de uma barra de alumínio, podemos intuir que o instrumento mais confiável será aquele que nos fornece o maior número de algarismos significativos. Porém, sabemos que a qualidade e a confiança das nossas pesquisas estão baseadas na qualidade dos dados obtidos; logo, na precisão e exatidão deles. Mas o que esses termos significam? Refere-se à proximidade dos resultados em relação a outros obtidos exatamente da mesma forma. Geralmente, determinamos a precisão por meio da repetição da medida em réplicas, como, por exemplo, realizando a análise em triplicata. É a proximidade de um valor medido em relação ao valor verdadeiro ou aceito. A exatidão é expressa pelo erro absoluto, que corresponde à diferença entre o valor medido e o valor verdadeiro, conforme equação a seguir. Existem casos em que o valor medido pode ser preciso, mas não exato. A próxima figura ilustra a diferença entre precisão e exatidão. Precisão Exatidão 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 32/49 Algarismos signi�cativos nos cálculos Todos os dígitos de uma grandeza, incluindo os incertos, são denominados algarismos significativos. Por exemplo, a massa de 2,5g de sacarose tem dois algarismos significativos, enquanto 2,5476g de sacarose tem cinco algarismos significativos. Quanto maior o número de algarismos signi�cativos, menor é a incerteza na medida. Os dígitos diferentes de zero sempre são algarismos significativos, mas o número zero pode ser ou não significativo, conforme as condições a seguir: Quando o zero estiver entre dígitos diferentes de zero, será sempre significativo. Por exemplo, em 2,005g, temos quatro algarismos significativos. 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 33/49 Quando o zero estiver no início de um número, consideramos o algarismo não significativo. Por exemplo, em 0,002g, temos apenas um algarismo significativo. Quando o zero estiver no fim de um número e após a vírgula, será considerado significativo. Por exemplo, em 0,0300g, temos três algarismos significativos. Agora, veremos como utilizar os algarismos significativos em operações matemáticas. Para isso, vamos considerar que a menor medida exata empregada em um cálculo limitará a certeza dos cálculos, e a resposta dos nossos cálculos deverá ser dada com apenas um dígito de maior incerteza. Nas operações de multiplicação e divisão, vamos expressar os resultados com o mesmo número de algarismos significativos da medida com menor número de algarismos significativos. Por exemplo, vamos calcular a área de uma bancada de laboratório cujas medidas de comprimento dos lados são 3,356m e 1,5m. Área = 3,356 (quatro algarismos significativos) x 1,4 (dois algarismos significativos) = 4,6984=4,7m2 (dois algarismos significativos) Rotacione a tela. Fique atento às regras de arredondamento! Nas operações de adição e subtração, o resultado expresso não pode ter mais casas decimais do que a medida com o menor número de casas decimais. Por exemplo, considere que vamos calcular a soma de 32,8g e 2,68g. Rotacione a tela. Segundo a norma ABNT NBR 5891, quando o algarismo imediatamente seguinte ao último algarismo a ser conservado for inferior a 5, o último algarismo deve ser conservado,sem modificação. Por exemplo, no caso de 1,2222, se arredondarmos a primeira casa decimal, teremos o valor de 1,2. Caso o algarismo imediatamente seguinte ao último algarismo a ser conservado seja igual ou superior a 5 e seguido de um algarismo diferente de zero, o último algarismo a ser conservado deverá ser aumentado de uma unidade. Por exemplo, no caso de 1,77777, arredondando a primeira casa decimal, teremos o valor de 1,8. Se o algarismo imediatamente seguinte ao último algarismo a ser conservado for igual a 5 e seguido de zero, deveremos arredondar o algarismo a ser conservado para o algarismo par mais próximo. Soma = 32, 8 (uma casa decimal) + 2, 68 (duas casas decimais) = 35, 48 = 35, 5 (uma casa decimal) 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 34/49 Exemplo No caso de 6,550, arredondando a primeira casa decimal, teremos o valor de 6,6. Porém, se o organismo a ser conservado for par, seguido de 5 e zero, o algarismo a ser conservado permanecerá sem modificação. Por exemplo, no caso de 2,650, arredondando a primeira casa decimal, teremos o valor de 2,6. Unidades de medida Vimos, anteriormente, que podemos observar, na Química, os fenômenos físicos e químicos. Alguns fenômenos, como a cor da chama e a liberação de calor, são apenas observados e ditos qualitativos; outros fenômenos são compreendidos por informações quantitativas. As propriedades quantitativas estão associadas a números e, quando esses números representam determinada grandeza, sempre devem vir acompanhados de uma unidade. Para formalizar a comunicação científica e comercial entre os diversos países, foi criado, em 1960, o Sistema Internacional de Unidades, pela Conferência Geral de Pesos e Medidas, que estabeleceu padrões para as unidades de medidas das grandezas físicas. O quadro a seguir apresenta as unidades SI básicas. Todas as outras unidades que conhecemos são derivadas das unidades básicas por combinações apropriadas que dependem das dimensões da quantidade medida. Por exemplo, quando calculamos a área de uma bancada em um laboratório, multiplicamos o comprimento dos lados. A unidade de área corresponde ao produto das unidades do comprimento. No SI, a unidade para comprimento é o metro (m); logo, a unidade da área será: Sistema Internacional de Unidades (as sete unidades básicas do SI.) Grandeza Física Nome da Unidade Abreviatura da Unidade Massa Quilograma kg Comprimento Metro m Tempo Segundo s Temperatura Kelvin K Quantidade da matéria Mol Mol Corrente elétrica Ampère A 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 35/49 Grandeza Física Nome da Unidade Abreviatura da Unidade Intensidade luminosa Candela cd As sete unidades básicas do SI. Rotacione a tela. O SI também estabeleceu prefixos que expressam frações decimais ou múltiplos de várias unidades. Os prefixos empregados com frequência na área da Química podem ser observados no quadro a seguir. Prefixo Abreviatura do prefixo Fator de multiplicação Exemplo Giga G 109 1 Gm = 1 x 109m Mega M 106 1 Mm = 1 x 106m Quilo k 103 1 km = 1 x 103m Deci d 10-1 1 dm = 0,1m Centi c 10-2 1 cm = 0,01m Mili m 10-3 1 mm = 0,001m Micro μ 10-6 1 μ m = 1 x 10-6m Nano n 10-9 1nm = 1 x 10-9m Pico p 10-12 1 pm = 1 x 10-12m Femto f 10-15 1 fm = 1 x 10-15m Tabela: modificação das unidades do SI com prefixos. Brady; Humiston, 1986. A quantidade de prefixos do SI é ainda maior do que os dez mais utilizados na área de Química. Podemos observar, na figura a seguir, que a variação pode alcançar valores inferiores a 10-15 e superiores a 109. m × m = m2 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 36/49 Unidades de comprimento. Como exemplo, suponha que tenhamos de expressar a altura de um prédio de 13,5 metros em milímetros. Observando a escala, temos que 1 mm corresponde a 10-3m. Rotacione a tela. Agora, vamos calcular o volume de 0,456dm3 de uma amostra de ácido clorídrico em centímetros cúbicos. Rotacione a tela. Grandezas físicas Massa Corresponde à grandeza relacionada à quantidade de material em um objeto; sua medida é feita por meio de uma balança. 1mm − 10−3m x − 13, 5 X = 13500mm = 13, 5 × 103mm 0, 456 (dm3) × 10−3m3 1dm3 × 1cm3 10−6m3 = 456cm3 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 37/49 Balança analítica. Corresponde à grandeza relacionada à quantidade de material em um objeto; sua medida é feita por meio de uma balança. A unidade SI básica é o quilograma (kg), porém é muito comum medir usando seus submúltiplos – grama (g) e miligrama (mg). Temperatura É uma grandeza que está relacionada ao calor ou à frieza de um objeto. A medida da temperatura é efetuada por termômetros. A escala de temperatura normalmente adotada em estudos científicos é expressa em Celsius e Kelvin. A escala Celsius, apesar de não ser uma unidade SI básica, é empregada no dia a dia de muitos países. A escala Kelvin é a escala de temperatura presente no SI, e sua unidade é o Kelvin (K). As escalas celsius e Kelvin relacionam-se conforme a equação a seguir: Rotacione a tela. O grau Fahrenheit (⁰F) foi proposto por Daniel Gabriel Fahrenheit, em 1724, e é uma escala utilizada em países de língua inglesa. Nos EUA, é utilizada no cotidiano, porém não é empregada em estudos científicos. Na escala Fahrenheit, a água congela a 32 ⁰F e ferve a 212 ⁰F. As escalas Celsius e Fahrenheit relacionam-se conforme a equação a seguir: Rotacione a tela. A imagem a seguir mostra a relação entre as três escalas: Celsius, Kelvin e Fahrenheit. Escalas termométricas. Volume K = ∘C + 273, 15 ∘F = 9 5 (∘C) + 32 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 38/49 Corresponde ao espaço ocupado por um corpo. A medida do volume pode ser efetuada por pipetas, buretas e cilindros graduados ou provetas. A unidade básica no SI é o metro cúbico, m3. A unidade cm3 e litro (L) são frequentemente usadas na Química. Existem 1.000L em 1m3, 1.000mL em um litro e 1mL em 1cm3. Medição de volume. Densidade A densidade é a razão entre a massa e o volume de uma substância: Rotacione a tela. A unidade no SI é o quilograma por metro cúbico (kg/m3), embora as unidades mais utilizadas sejam o grama por centímetro cúbico (g/cm3) e o grama por mililitro (g/mL). A densidade é uma grandeza física que depende da temperatura, pois os materiais sofrem contração ou dilatação de seu volume conforme a variação da temperatura. Ao relatarmos a densidade, devemos especificar a temperatura. Geralmente, analisamos e expressamos essa grandeza à temperatura ambiente. A densidade também é conhecida como massa específica, que é diferente de peso específico. O peso específico (γ) de uma substância corresponde à razão entre o peso (P = m x g; onde m = massa e g = gravidade) e o volume (V) do corpo da substância. Rotacione a tela. Diferentemente da densidade, o peso específico é expresso em Newton por metro cúbico. Também pode ser expresso em dina/m3 e kgf/m3. d = m V γ = P V 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 39/49 Análise dimensional A análise dimensional é utilizada como apoio na resolução de problemas. Para realizar a análise dimensional, incluímos as unidades durante todo o cálculo. As unidades podem ser multiplicadas, divididas ou canceladas. Essa análise nos auxilia a ter certeza de que as soluções para os problemas produzirão as unidades corretas e a verificar possíveis erros nas resoluções. Aplicamos um fator de conversão, que é uma fração cujos numerador e denominador são as mesmas grandezas expressas em diferentes unidades. Por exemplo: queremos converter 3,5m3 em mililitros. Para efetuar a transformação da unidade, montamos a seguinteanálise. Rotacione a tela. Se a unidade desejada não for obtida nos cálculos, significa que existe um erro em alguma etapa dos cálculos. Devemos verificar cuidadosamente os fatores de conversão aplicados. Demonstração Um farmacêutico em uma farmácia de manipulação precisa medir 0,1mL de óleo essencial de lavanda para um creme que está preparando. Sem dispor de uma vidraria capaz de medir tal volume, ele decide pesar a massa correspondente a esse volume. Qual a massa, em gramas, que o farmacêutico deverá pesar? Expresse o resultado em notação científica utilizando 2 algarismos significativos. Dados: densidade do óleo de lavanda = 0,875g/cm³. Resolução Sabemos que 1cm³ equivale a 1mL, logo podemos dizer que a densidade é 0,875g/mL. Rotacione a tela Mililitro = 3, 5 (m̸3) × 1000(L̸) 1 (m̸3) × 1000(mL) 1(L̸) = 3500000 = 3, 5 × 106mL d = m V 0, 875g/mL = m 0, 1mL m = 0, 875 g mL × 0, 1mL = 0, 0875g 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 40/49 Rotacione a tela. Sabemos a massa que será necessária pesar. Para colocarmos em notação científica, devemos andar com a vírgula. Neste caso, como andaremos com a vírgula para a direita, a potência será negativa. Teremos então 8,75 x 10-2g, porém, o enunciado nos pede que utilizemos apenas 2 algarismos significativos e, neste momento, temos 3. Precisamos, então, arredondar a mantissa (8,75). Como temos o número 7 seguido do número 5, arredondamos para cima ficando com a resposta de 8,8 x 10-2g. Mão na massa Questão 1 O número 0,00000008000 tem: Parabéns! A alternativa D está correta. Números diferentes de zero sempre serão significativos. Zeros à esquerda de um número não são significativos, porém, zeros à direita são significativos. Como o número apresentado tem, além do número 8 (significativo), três zeros à sua direita (significativos), ele tem um total de 4 números significativos. A 1 algarismo significativo B 2 algarismos significativos C 3 algarismos significativos D 4 algarismos significativos E 5 algarismos significativos 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 41/49 Questão 2 Um experimento foi feito nos EUA e o cientista mediu em seu termômetro a temperatura de 100°F. Um cientista brasileiro que deseja repetir esse experimento deve observar que temperatura em seu termômetro? No SI, qual é a temperatura do experimento? Parabéns! A alternativa B está correta. Precisamos fazer as conversões, primeiro para Celsius e, em seguida, para Kelvin, que é a unidade de temperatura no SI. Para Celsius: Para Kelvin: Questão 3 A 37,7°C e 311K B 37,8°C e 311K C 37,7°C e 310K D 37,8°C e 310K E 38°C e 310K ∘F = 9 5 ∘C + 32 100 = 9 5 ∘C + 32 ∘C = 37, 7777 ≅37, 8∘C K = ∘C + 273 K = 37, 8 + 273 K = 311K 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 42/49 Uma indústria multinacional quer padronizar seus processos de fabricação em diversos países e, para tal, está colocando todos os procedimentos de acordo com o sistema internacional de medidas. Se um desses procedimentos envolve o uso de 2.000mL de uma determinada substância, quantos m³ deverão constar no novo procedimento? Parabéns! A alternativa A está correta. Precisamos fazer a conversão de unidades: Se a conversão direta estiver difícil, podemos resolver por regra de três: De mL para litro: 1L ---- 1000mL x L ---- 2000mL x = 2L De litro para m³: 1m³ ---- 1000L x m³ ---- 2L x = 0,002m³. Questão 4 A 0,002m³ B 0,02m³ C 0,2m³ D 2m³ E 20m³ m3 = 2000mL × 1L 1000mL × 1m3 1000L = 0, 002m3 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 43/49 Em um creme de óleo de semente de uva a 10% (p/v), qual é o volume de óleo de semente de uva que está contido em 100g da amostra? Dados: densidade do óleo = 0,890g/cm³. Parabéns! A alternativa B está correta. Podemos calcular o volume a partir da fórmula da densidade: Questão 5 Um cientista extraiu em seu laboratório um novo óleo derivado da semente de um fruto da Amazônia. A fim de determinar a densidade do óleo, ele pesou os 2,3mL obtidos e descobriu que sua massa corresponde a 2g. Qual é a densidade do óleo? A 11,3mL B 11,2mL C 10,2mL D 8,9mL E 8,8mL d = m V 0, 890 = 10 V V = 10 0, 890 = 11, 2mL A 0,873 B 0,872 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 44/49 Parabéns! A alternativa D está correta. Podemos calcular o volume a partir da fórmula da densidade: Neste exercício, devemos ter cuidado com o arredondamento. O valor encontrado na calculadora é de 0,86956..., porém, seguindo as regras de arredondamento, temos que a densidade é 0,870. Questão 6 Uma formulação de xampu contém 2,5mL de óleo de coco, cuja densidade é 0,921g/mL. Qual a massa de óleo de coco contida nesta formulação? C 0,871 D 0,870 E 0,869 d = m V d = 2 2, 3 = 0, 870 A 2,3g B 2,2g C 2,1g D 2,0g E 1,9g 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 45/49 Parabéns! A alternativa A está correta. Podemos calcular a massa a partir da fórmula da densidade: Teoria na prática Um aluno deve calcular a densidade de uma peça de metal cuja massa é 110,23g. Ele colocou o objeto dentro de um cilindro graduado com 20,45mL de água. Ao fazer isso, o aluno observou que o nível da água subiu para 26,27mL. Qual a densidade do metal em quilograma por metro cúbico? Ensaio de densidade. Análise Dimensional Neste vídeo, a professora Camille Chaves explica a análise dimensional por meio da resolução de exercícios. d = m V m = 0, 921 × 2, 5 = 2, 3g _black Mostrar solução 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 46/49 Falta pouco para atingir seus objetivos. Vamos praticar alguns conceitos? Questão 1 Dada a equação a seguir: Quantos algarismos significativos devem ser atribuídos ao resultado deste cálculo? Parabéns! A alternativa B está correta. (273, 15 + 1, 5) × 0, 082 4, 35 × 8, 005 A Um algarismo significativo. B Dois algarismos significativos. C Três algarismos significativos. D Quatro algarismos significativos. E Cinco algarismos significativos. 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 47/49 Ao efetuarmos a soma 273,15 + 1,5, consideraremos que o resultado expresso não pode ter mais casas decimais do que a medida com o menor número de casas decimais. Logo, 274,7. Após realizarmos a multiplicação do resultado da soma por 0,082, expressaremos o resultado com o mesmo número de algarismos significativos da medida com menor número de algarismos significativos. Então, teremos 274,7 x 0,082 = 23. Atenção! Lembre-se das regras do zero! O denominador será 4,35 x 8,005 = 34,8. Por fim, realizaremos a divisão de 23/34,8 = 0,66. O resultado tem dois algarismos significativos. Nas operações de multiplicação e divisão, vamos expressar os resultados com o mesmo número de algarismos significativos da medida com menor número de algarismos significativos. Por exemplo, vamos calcular a área de uma bancada de laboratório cujas medidas de comprimento dos lados são 3,356m e 1,5m. Área = 3,356 (quatro algarismos significativos) x 1,4 (dois algarismos significativos) = 4,6984 = 4,7m² (dois algarismos significativos). Observação: Fique atento às regras de arredondamento! Nas operações de adição e subtração, o resultado expresso não pode ter mais casas decimais do que a medida com o menor número de casas decimais. Por exemplo, vamos calcular a soma de 32,8g e 2,68g. Soma = 32,8 (uma casa decimal) + 2,68 (duas casas decimais) = 35,48 = 35,5 (uma casa decimal) Questão 2 Um técnico de laboratório preparou uma solução de hidróxido de sódio, para uso deajuste de pH em reações, com concentração igual a 0,02mol/L. Qual é a massa utilizada no preparo de uma solução de 250mL? Dados: Na = 23g/mol; O = 16g/mol e H = 1g/mol. (273, 15 + 1, 5) × 0, 082 4, 35 × 8, 005 = 274, 7 × 0, 082 34, 8 = 23 34, 8 = 0, 66 A 0,02mg. B 0,20mg. C 2,00mg. D 20,00mg. 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 48/49 Parabéns! A alternativa E está correta. A concentração é de 0,02mol em 1L. Logo, podemos montar a seguinte regra de três. 0,02mols ----- 1000mL X ----- 250mL X = 0,005mols Se a massa molar do NaOH é de 40g/mol, podemos calcular a massa em 0,005mols. 40g ----- 1mol Y ----- 0,005mols Y = 0,2g x (1000mg/1g) = 200mg. Considerações �nais Visitamos os principais eventos históricos que culminaram no desenvolvimento da Química como ciência e em sua consagração como ciência moderna. Vimos que filósofos gregos e cientistas buscavam a definição de átomo, matéria e elemento químico. Após estudarmos como foi a busca sobre a definição de matéria pelos filósofos e cientistas, aprendemos que matéria é tudo aquilo que tem massa e ocupa um lugar no espaço. Vimos também que a matéria pode ser classificada segundo seu estado físico (sólido, líquido e gasoso) ou segundo sua composição (elemento, composto e mistura). Aprendemos a diferenciar uma substância pura de uma mistura por meio da análise da curva de aquecimento. Uma substância pura terá sempre as temperaturas de fusão e ebulição constantes. Finalmente, vimos o conceito de medida, a diferença entre exatidão e precisão. Uma análise pode ser exata e precisa, exata, mas não precisa, e vice-versa. Aprendemos a analisar os algarismos significativos e a efetuar a conversão das unidades por meio da análise dimensional. Podcast E 200,00mg. 11/03/2023, 13:13 Introdução à química https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00765/index.html# 49/49 Neste podcast, o mestre Dijan Alves fala sobre os principais conceitos relacionados ao histórico da química, à matéria, suas propriedades e as transformações que sofre. Referências BRADY, J. E.; HUMISTON, G. E. Química Geral. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1986. p. 12-19. cap. 1. BROWN, T. L.; LEMAY, H. E.; BURSTEN, B. E. Química, a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. p. 2-38. cap. 1. OLIVEIRA, O. M. M. F.; JUNIOR, K. S.; SCHLUNZEN, E. T. M. Química. São Paulo: Cultura acadêmica – Universidade Estadual Paulista: Núcleo de Educação à Distância, 2013. p. 30. SKOOG, D. A; WEST. D. M; HOLLER, F. J.: CROUCH, S. R. Fundamentos de Química Analítica. 8. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2010. cap. 5. Explore + Veja como Bernard Vidal aborda o conceito de matéria na Pré-História e na Antiguidade no capítulo 1 do livro História da Química. Leia o artigo As possíveis origens da Química moderna (Química Nova, v. 16, n. 1, 1993) e conheça um pouco mais sobre a origem da Química como ciência. Leia o livro “Os Botões de Napoleão: As 17 moléculas que mudaram a história”, de Penny LeCouteur e Jay Burreson, publicado pela editora Zahar.
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