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141 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com 4. As Fases de Agregação das Substâncias Fase sólida A característica da fase sólida é a rigidez. As substâncias apresentam maior organização de suas partículas constituintes, devido a possuir menor energia. Essas partículas formam estruturas geométricas chamadas retículos cristalinos. Apresenta forma invariável e volume constante. Fase líquida A característica da fase líquida é a fluidez. As partículas se apresentam desordenadas e com certa liberdade de movimento. Apresentam energia intermediária entre as fases sólida e gasosa. Possuem forma variável e volume constante. Fase gasosa A característica da fase gasosa é o caos. Existem grandes espaços entre as partículas, que apresentam grande liberdade de movimento. É a fase que apresenta maior energia. Apresenta forma e volume variáveis. Mudanças de fases das substâncias A fase de agregação da matéria pode ser alterada por variações de temperatura e de pressão, sem que seja alterada a composição da matéria. Cada uma dessas mudanças de fase recebeu uma denominação particular: Fusão É a passagem da fase sólida para a líquida. Vaporização É a passagem da fase líquida para a fase gasosa. Observação A vaporização pode receber outros nomes, dependendo das condições em que o líquido se transforma em vapor. Evaporação É a passagem lenta da fase líquida para a fase de vapor, que ocorre predominantemente na superfície do líquido, sem causar agitação ou surgimento de bolhas no seu interior. Por isso, é um fenômeno de difícil visualização. Ex.: Bacia com água em um determinado local, roupas no varal. Ebulição É a passagem rápida da fase líquida para a fase de vapor, geralmente obtida pelo aquecimento do líquido e percebida devido à ocorrência de bolhas. Ex.: Fervura da água para preparação do café. Calefação É a passagem muito rápida da fase líquida para a fase de vapor, quando o líquido se aproxima de uma superfície muito quente. Ex.: Jatos de água caindo sobre uma frigideira quente. Sublimação É a passagem da fase sólida diretamente para a fase gasosa e vice-versa. . Observação 142 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Alguns autores chamam de ressublimação a passagem da fase de vapor para à fase sólida. Condensação É a passagem da fase gasosa para a fase líquida. Observação Se a condensação ocorrer pela diminuição da temperatura e aumento da pressão, ela pode ser chamada de liquefação. Solidificação É passagem da fase líquida para a fase sólida. Observe o esquema abaixo: Diferença entre gás e vapor Vapor Designação dada à matéria no estado gasoso, quando é capaz de existirem equilíbrio com o líquido ou com o sólido correspondente, podendo sofrer liquefação pelo simples abaixamento de temperatura ou aumento da pressão. Gás Fluido, elástico, impossível de ser liquefeito só por um aumento de pressão ou só por uma diminuição de temperatura, o que diferencia do vapor. 143 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com MATÉRIA E ENERGIA Exercício de Aprendizagem 1. (utfpr) Na Química, para se caracterizar um determinado material são utilizadas, dentre outras, quatro constantes físicas: ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade e solubilidade que constituem um “quarteto fantástico”. Em um laboratório, foram obtidos os dados da tabela abaixo, relativos a propriedades específicas de amostras de alguns materiais. Materiais m(g) 20 C V 3(cm ) TF (°C) TE (°C) A 115 100 80 218 B 174 100 650 1120 C 74 100 – 40 115 D 100 100 0 100 Considerando os dados da tabela, analise as afirmações seguintes. I. À temperatura de 25 C, os materiais C e D estão no estado líquido. II. Massa e volume são propriedades específicas de cada material. III. Se o material B for insolúvel em D, quando for adicionado a um recipiente que contenha o material D ele deverá afundar. IV. Se o material A for insolúvel em D, quando for adicionado a um recipiente que contenha o material D ele deverá flutuar. V. À temperatura de 20 C, a densidade do material C é igual a 0,74 g mL. Das afirmações acima, são corretas, apenas: a) I, III e V. b) II, III e IV. c) III, IV e V. d) I e V. e) I, III e IV. 2. (Unicamp) Um acidente comum ocorre com bastante frequência na cozinha. Uma panela com óleo quente para fritura é esquecida sobre a chama de um fogão e, por um procedimento errado no momento da fritura, um pequeno incêndio aparece na superfície do óleo. A boa prática de combate a incêndios recomenda que se desligue a chama do fogão e se tampe a panela com um pano molhado. a) Levando-se em conta que o fogo é um fenômeno em que está presente uma reação química, como se justifica o uso do pano molhado, do ponto de vista químico? b) Por outro lado, jogar água sobre a panela em chamas é uma prática totalmente desaconselhável. Descreva o que pode ocorrer nesse caso e justifique, levando em conta transformações físicas e propriedades de estado. 3. (Uern) Por descuido de um funcionário foram encontrados dois sólidos brancos sem rótulo na bancada de um depósito de laboratório. Trata-se do nitrato de amônio (NH4NO3) e do carbonato de sódio (Na2CO3), substâncias usadas em indústrias de fertilizantes. Assinale a informação que deve ser considerada para identificar corretamente essas substâncias: a) Propriedades organolépticas e o conhecimento de que o sódio (Na) é um metal alcalino. b) Propriedades químicas, como a informação de que o vinagre é uma solução a 5% de ácido acético (H3CCOOH). c) Propriedades organolépticas e propriedades químicas que o levaram a concluir que carbonatos reagem com ácido, produzindo efervescência. d) Propriedades organolépticas, como o sabor ou o cheiro desses sais. 4. (Unicamp) Em algumas extrações de ouro, sedimentos de fundo de rio e água são colocados em uma bateia, recipiente cônico que se assemelha a um funil sem o buraco. Movimentos circulares da bateia permitem que o ouro metálico se deposite sob o material sólido ali presente. Esse depósito, que contém principalmente ouro, é posto em contato com mercúrio metálico; o amálgama formado é separado e aquecido com um maçarico, separando- se o ouro líquido do mercúrio gasoso. Numa região próxima dali, o mercúrio gasoso se transforma em líquido e acaba indo para o leito dos rios. Os três segmentos acima grifados se referem, respectivamente, às seguintes propriedades: a) peso, temperatura de gaseificação e temperatura de liquefação. b) densidade, temperatura de sublimação e temperatura de fusão. c) peso, temperatura de ebulição e temperatura de fusão. d) densidade, temperatura de ebulição e temperatura de liquefação. 5. (Unesp) Uma das formas utilizadas na adulteração da gasolina consiste em adicionar a este combustível solventes orgânicos que formem misturas homogêneas, como o álcool combustível. Considere os seguintes sistemas, constituídos por quantidades iguais de: 1 - gás oxigênio, gás carbônico e gás argônio; 2 - água líquida, clorofórmio e sulfato de cálcio; 3 - n-heptano, benzeno e gasolina; todos nas condições normais de temperatura e pressão. a) Indique o número de fases dos sistemas 1, 2 e 3 e classifique-os como sistema homogêneo ou heterogêneo. 144 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com b) Se fosse adicionado querosene ao sistema 3, quantas fases este apresentaria? Justifique sua resposta. 6. (Unicamp) Para identificar minerais pode-se fazer uso de propriedades físicas como a dureza (resistência ao riso) e algumas análises químicas, como reações com ácidos inorgânicos. Três amostras de minerais denominados A, B, e C foram analisadas conforme os métodos da escala de dureza e da reação com ácidos. Os resultados encontram-se na tabela a seguir: A escala de durezautilizada foi a seguinte: unha<lâmina de ferro<lâmina de aço. No teste das reações com ácidos inorgânicos levou-se em conta o desprendimento de gases como o gás carbônico e o gás sulfídrico. Estas três amostras são dos minerais CaCO3, SrSO4 e MnO(OH) (não necessariamente nessa ordem). Sabe-se que o MnO(OH) é capaz de produzir riscos nos outros dois minerais. a) Correlacione as amostras A, B e C com as três fórmulas fornecidas. b) Se a informação sobre a dureza do MnO(OH) em relação aos outros dois minerais fosse desconhecida, qual dos três minerais da tabela (dê a fórmula) poderia ser identificado com absoluta certeza? Justifique. 7. (Fatec) Um estudante construiu, em um mesmo diagrama, as curvas da temperatura em função do tempo resultantes do aquecimento, sob pressão normal, de três líquidos em três béqueres distintos. Com base na análise das curvas de aquecimento, são feitas as seguintes afirmações: I - o líquido do béquer 1 apresentou uma temperatura de ebulição constante, igual a 100°C; portanto, esse líquido é ou uma substância pura ou uma mistura azeotrópica; II - o líquido do béquer 2 apresentou uma faixa de temperaturas de ebulição entre 101°C a 103°C; portanto, esse líquido é uma mistura; III - o líquido do béquer 3 apresenta o mesmo soluto e a mesma concentração que o líquido do béquer 2. Está correto o contido em a) I apenas. b) I e II apenas. c) I e III apenas. d) II e III apenas. e) I, II e III. 8. (Ita) Qual das opções a seguir contém a associação CORRETA dos procedimentos de laboratório, listados na 1ª coluna, com suas respectivas denominações, listadas na 2ª coluna? 1. Adição de 20ml de água a uma solução aquosa saturada em cloreto de sódio e contendo um grande excesso de sal sedimentado, tal que ainda permaneça precipitado após a adição de mais solvente. 2. Adição de 20ml de água a uma solução aquosa não saturada em cloreto de sódio. 3. Retirada de fenol, solúvel em água e em éter etílico, de uma solução aquosa, por agitação com uma porção de éter etílico seguida por separação da fase orgânica da fase aquosa. 4. Dissolver glicose em água e a esta solução juntar etanol para que surjam novamente cristais de glicose. 5. Adição de 20ml água a nitrato de potássio cristalino. a. Dissolução. b. Extração. c. Diluição. d. Recristalização. 145 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com a) 1a; 2c; 3b; 4d; 5a. b) 1c; 2c; 3a; 4b; 5a. c) 1a; 2a; 3a; 4d; 5c. d) 1c; 2a; 3b; 4b; 5c. e) 1a; 2a; 3c; 4d; 5c. 9. (Ita) Assinale a opção que contém a afirmação ERRADA relativa à curva de resfriamento apresentada a seguir. a) A curva pode representar o resfriamento de uma mistura eutética. b) A curva pode representar o resfriamento de uma substância sólida, que apresenta uma única forma cristalina. c) A curva pode representar o resfriamento de uma mistura azeotrópica. d) A curva pode representar o resfriamento de um líquido constituído por uma substância pura. e) A curva pode representar o resfriamento de uma mistura líquida de duas substâncias que são completamente miscíveis no estado sólido. 10. (Fuvest) A decomposição térmica por aquecimento gradual e contínuo (ao ar) do acetato de manganês (II) tetraidratado, sólido, ocorre em duas etapas: Mn(CH3COO)2.4H2O(s) n(CH3COO)2(s) + 4H2O(g) Na temperatura de 130°C. Mn(CH3COO)2(s) MnO(s)+(CH3)2CO(g)+CO2(g) Na temperatura de 350°C. Certa massa do sal hidratado é aquecida nessas condições. Qual dos gráficos adiante representa o que ocorre com a massa (m) da fase sólida com o aumento da temperatura (t)? 11. (Ita) O fato de um sólido, nas condições ambientes, apresentar um único valor de massa específica em toda sua extensão é suficiente para afirmar que este sólido: I. É homogêneo. II. É monofásico. III. É uma solução sólida. IV. É uma substância simples. V. Funde a uma temperatura constante. Das afirmações feitas, estão CORRETAS a) apenas I e II. b) apenas I, II e III. c) apenas II, III e V. d) apenas IV e V. e) todas. MATÉRIA E ENERGIA Exercícios de Fixação 1. Considere os seguintes sistemas: I) nitrogênio + oxigênio. II) 100 mL de álcool (C2H6O) em 1 litro de água. III) 1 colher de açúcar (C12H22O11) em 1 litro de água. IV) 3 cubos de gelo em solução aquosa de sal. Sobre eles afirma-se corretamente que a) I é heterogêneo, formado por substâncias simples. b) II é heterogêneo, formado por substâncias compostas. c) III é homogêneo, formado por 2 fases e 1 componente. d) IV é heterogêneo, formado por 2 fases e 2 componentes. 2. A tabela a seguir apresenta propriedades de algumas substâncias.
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