aula02

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Como enxergar o invisível? 
Mergulhando nas pequenas coisas... 
O objeto de estudo da química é a matéria, que dependendo do caminho experimental 
percorrido pode ser visualizada de formas diferentes. 
Para auxiliar a nossa discussão sobre as relações existentes entre os comportamentos 
macro e o micro da matéria, vamos responder a algumas questões, fazendo o 
experimento a seguir. Tenha em mãos um copo de vidro, bolas de gude (ou pedras 
pequenas), areia e um recipiente com água. 
Ao pegar um copo sem colocar nada dentro, podemos fazer a seguinte pergunta: O 
copo está vazio? (copo 1) 
Copo 1 
Não se apresse em responder, vamos colocar algumas bolas de gude dentro do copo 
para saber se ele está vazio, pois sabemos que dois corpos não podem ocupar o mesmo 
lugar no espaço ao mesmo tempo, isto é, todos os materiais apresentam a propriedade 
geral denominada impenetrabilidade. 
Agora podemos afirmar que ele está parcialmente cheio, pois ainda vemos alguns 
espaços entre as bolinhas. Mas são espaços vazios? (copo 2) 
Copo 2 
Vamos continuar com a mesma linha de raciocínio e ação, colocando areia no copo até 
completá-lo (copo 3). Será que agora o copo está completamente cheio? 
Copo 3 
Antes de responder a mais esta pergunta, vamos tentar colocar água no copo (copo 3), 
para ver se ainda existem espaços a serem preenchidos. 
Copo 4 
E agora, o que aconteceu? Enquanto a água era adicionada, várias bolhas de ar 
subiram, demonstrando que o copo nunca esteve vazio! Ar é matéria, que ocupa um 
lugar no espaço. Não nos esqueçamos disso! 
Será que cabe mais alguma coisa? Para verificar se sim ou não, coloque uma pequena 
quantidade de permanganato de potássio (KMnO4) (ou outro sal, preferencialmente 
colorido) e veja o que acontece. Nosso copo transbordou? Por que será que o 
permanganato conseguiu se dissolver, mesmo estando o copo aparentemente cheio? 
Repita o experimento com os mesmos materiais e quantidades utilizadas anteriormente. 
Porém, siga a seguinte ordem de adição no copo vazio: 1º- a areia; 2º- a água; 3º- 
as bolas de gude. E agora, você conseguiu colocar tudo no copo sem transbordar? 
Possivelmente não! Como você explicaria que a ordem de adição dos materiais 
influenciou no volume ocupado? (Pense e responda!!!) 
A partir deste experimento, é possível fazer importantes observações acerca do mundo 
invisível ao olho humano. Por exemplo: toda matéria é porosa, ou seja, apresenta 
espaços vazios. Portanto, a matéria é descontínua e, como veremos, a teoria atômica e 
as ligações químicas nos dão uma luz sobre este comportamento macroscópico. 
Comecemos pelos átomos. 
 
 De volta aos gregos 
A partir da constatação de que a matéria é descontínua, podemos rever os pensadores 
gregos e seus ensaios sobre a constituição da matéria. 
Entre todos os povos da antigüidade ocidental, foram os gregos que mais influenciaram 
nossa cultura, através de suas tentativas de dar um sentido ao mundo natural, a partir 
da catalogação e exame de fatos, que associados formavam pensamentos racionais. 
Foram os primeiros filósofos a procurar interpretar a natureza sem recorrer à magia ou 
à superstição para apoiar quaisquer fraquezas ou obscurantismo de suas explanações. 
Considerando os vários representantes do denominado pensamento cientifico grego, 
serão ressaltados Zenão de Eléa, bem como Leucipo e seu discípulo Demócrito, devido 
às suas concepções sobre a constituição da matéria. 
Zenão ocupava um lugar importante no desenvolvimento da matemática grega, pois 
seus paradoxos realçavam o estranho fenômeno descoberto por Pitágoras em seu 
teorema dos triângulos retângulos: fenômeno da incomensurabilidade - o fato de 
existirem alguns valores que não podiam ser expressos em números inteiros. Zenão 
queria uma série contínua, uma continuidade entre a unidade (tempo ou distância) e a 
seguinte. A idéia de chegar a bom termo com a incomensurabilidade usando um número 
infinito de unidades muito pequenas, como havia feito Pitágoras, era por ele rejeitada 
por não se adaptar às perspectivas de seu mestre Parmênides. 
Analogamente, Zenão apregoou que a matéria também era contínua, isto é, poder-se-ia 
dividi-la indefinidamente que jamais se chegaria à menor parte, pois uma ínfima parte 
poderia ainda ser dividida em duas outras partes, sem que suas características fossem 
alteradas. 
Por outro lado, por volta de 478 a.C. nasceu em Abdera a teoria atômica grega, que 
teve em Leucipo seu primeiro defensor. A base da Teoria de Leucipo-Demócrito era de 
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que existem duas coisas: os átomos (em grego 'a' = não; 'tomos' = parte) e o vácuo. O 
mundo era, portanto, composto de montes de matéria em um mar de vazio total. Um 
átomo não poderia ser cortado ou dividido de qualquer maneira, e era completamente 
sólido. Todos os átomos estariam em perpétuo movimento no vácuo. 
Então, tudo o que veríamos ao nosso redor seria composto de átomo e vácuo, não 
existindo mais nada. As substâncias eram diferentes entre si porque seus átomos 
defeririam na forma ou no modo como estivessem arranjados. Os átomos poderiam 
estar bastante perto para se tocarem, o que originaria um denso e rígido material, ou 
poderiam estar afastados a uma certa distância em materiais macios e maleáveis. 
A amplitude da experiência diária que a teoria poderia explicar era certamente vasta, 
pois o paladar, o olfato, o tato, a visão e a audição eram resultados do comportamento 
atômico. O paladar era causado pelo contato direto entre os átomos das substâncias e 
os da boca; os sons eram gerados pelos átomos, calcando-se nos átomos do ar, que 
levavam essa impressão aos ouvidos; a visão e o olfato eram impressões semelhantes 
do ar; enquanto o tato era um mecanismo de contato como o paladar. 
Mas isso não era tudo, o fogo e a alma humana eram ambos atômicos, cada qual 
constituído de átomos esféricos, em movimento muito rápido, impossíveis de se reunir. 
Na morte, os átomos da alma deixariam o corpo, mas o fariam muito lentamente, o que 
explicaria o fato do cabelo e das unhas de um cadáver continuarem a crescer durante 
certo tempo. Os átomos da alma teriam a função de gerar calor em um corpo e de 
torná-lo capaz de se mover; eles eram, de fato, uma força vital, a própria essência da 
vida. Mas, quando partissem, haveria a morte e nada mais restaria, pois os átomos da 
alma dispersariam-se, e tudo estaria acabado. Não haveria vida posterior, pois não 
haveria alma para experimentá-la. 
 
 
 
Como enxergar o invisível? 
Átomos, elementos, substâncias 
Leucipo e Demócrito estabelecem que a matéria é formada por unidades fundamentais 
(os átomos), o que em essência elimina a idéia de continuidade pela própria finitude do 
átomo: a matéria é descontínua. (Você assistiu a vários vídeos na Aula 1falando 
sobre os atomistas e o átomo. Talvez seja um bom momento para rever alguns deles!!!) 
 
Atualmente, a idéia de átomo é bem aceita e amplamente difundida, pois encerra em si 
a noção de uma pedra fundamental que edifica a matéria. 
Átomo é considerado como a unidade do elemento químico, onde elemento químico é 
um conjunto de átomos quimicamente iguais - isótopos -, ou seja, que apresentam o 
mesmo número atômico. 
Vejamos o exemplo da água, cuja fórmula química é amplamente conhecida (H2O). Esta 
fórmula mostra que dois átomos do elemento químico hidrogênio se combinam com um 
átomo do elemento químico oxigênio (Ligação Química), para formar a molécula, que 
representa a substância. 
Um número considerável de moléculas, com a mesma fórmula, agrupam-se, por meio 
de outros tipos de interação (Forças Intermoleculares), para formar uma substância 
pura, ou seja, uma qualidade de matéria, em diferentes estados físicos (sólido, 
líquido, gasoso ou plasma). Assim sendo, a água seria melhor representada pela 
notação (H2O)n 
 
Representação de uma molécula de água (H2O)Representação de várias moléculas de água (H2O)n 
 
As substâncias são classificadas em simples ou compostas, dependendo dos tipos de 
elementos que as constituem. As substâncias simples são aquelas formadas por 
apenas um elemento químico, enquanto as substâncias compostas são formadas por 
dois ou mais elementos químicos diferentes, sendo possível decompô-las em 
substâncias mais simples. Exemplos: 
Substâncias simples: 
• H2 
• O2 
• N2 
Substâncias compostas: 
• H2O 
• CO2 
• H2SO4 
Voltando ao exemplo inicial, temos que a água é uma substância composta, por ser 
formada por dois elementos químicos (hidrogênio e oxigênio), e pode ser transformada 
nas substâncias simples gás oxigênio e gás hidrogênio, conforme mostra a equação 
química abaixo, quando a ela é fornecida uma certa quantidade de energia na forma de 
corrente elétrica (Eletrólise). 
2 H2O ? O2 + 2 H2 
Eletrólise 
 
 
Representação através dos modelos 
 
 
 
 
 
Água e suas propriedades 
Pense na seguinte situação: são duas horas da tarde, de um dia de verão daqueles! A 
temperatura chegou a 40°C e parece que não vai mais parar de subir. Corpo suado, 
boca seca, bate aquela sede... 
Qual dos copos apresentados você escolheria para aliviar a sede? 
Figura 4 
Com certeza você não escolheria nem o copo 1 nem o 2, por apresentarem um aspecto 
que não corresponde ao de água própria para o consumo humano, ou seja, potável. Os 
dois copos nos mostram que se trata de água misturada a uma ou mais substâncias 
diferentes. 
Nos copos 1 e 2, podemos distinguir dois aspectos diferentes, ou seja, duas fases, por 
isso podemos dizer tratar-se de misturas heterogêneas. Aos conteúdos dos copos 3 e 
4, como apresentam uma única fase, chamamos de misturas homogêneas. 
Agora, como fazer a escolha adequada entre os outros dois copos? Como eles 
apresentam o mesmo aspecto, faz-se necessário estabelecermos outros critérios para 
escolhermos o adequado ao nosso objetivo. 
Neste caso, especificamente, você deverá estar pensando em aproximar os copos de 
seu nariz para sentir se os líquidos apresentam um odor característico. Recorrerá, desta 
forma, a outra propriedade, que é denominada organoléptica, por poder ser 
reconhecida por um dos sentidos humanos. 
Mas, mesmo obtendo essas outras informações, não se pode afastar a possibilidade de 
existirem mais substâncias prejudiciais à saúde solubilizadas na água. 
Para determinarmos se o material é constituído de uma substância ou uma reunião 
delas (mistura), usamos as propriedades físicas como critério de grau de pureza, pois 
são propriedades mensuráveis e com valores específicos 
para cada uma delas, dentro de condições específicas. 
Como exemplo de propriedades físicas podemos citar os 
estados físicos, os pontos de fusão e ebulição, 
densidade, solubilidade, entre outras. 
Grau de organização 
Esse grau de organização das 
unidades depende das energias 
cinética e potencial que elas 
possuem, que podem variar 
conforme a pressão 
atmosférica e a temperatura. O 
aumento de temperatura agita 
as unidades fundamentais do 
material, isto é, provoca um 
aumento de sua energia 
cinética. Já o aumento de 
pressão aproxima as unidades 
fundamentais, facilitando um 
estado de agregação mais 
organizado, ou seja, a 
diminuição da energia cinética, 
o aumento da energia potencial 
e a diminuição da energia 
mecânica total. A energia 
mecânica de um corpo é a 
soma das suas energias 
cinética, que indica movimento, 
e potencial, referente à posição 
em relação a um referencial. 
Vamos por partes 
Estados físicos, Teb, Tfus 
A matéria apresenta-se, nas condições encontradas na 
Terra, em três estados físicos: o sólido, o líquido e o 
gasoso. As características que os diferem podem ser 
entendidas pelo grau de organização de suas unidades 
fundamentais, que variam desde um sistema muito 
organizado (retículo cristalino), típico de uma fase 
sólida, passando por um grau de desorganização 
intermediário, relacionado à fase líquida, até um alto 
grau de desorganização, peculiar da fase gasosa. 
Entende-se por ponto de fusão a temperatura em que 
uma substância passa do estado sólido para o líquido. A 
mudança ocorre quando a energia fornecida à 
substância é suficiente para agitar tanto as unidades 
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fundamentais formadoras do retículo cristalino que consegue romper as interações por 
elas estabelecidas, conferindo-lhe características do estado líquido, como a fluidez, o 
volume constante e a forma variável. 
Tratando-se de uma substância pura, todas as unidades fundamentais são iguais 
entre si; conseqüentemente, as forças atrativas são de mesma intensidade, logo a 
energia necessária para separar cada uma delas é a mesma. 
O processo de ebulição é similar, só que nele ocorre a mudança do estado líquido para 
o gasoso, pois a manutenção do fornecimento de energia faz com que as unidades 
fundamentais adquiram uma alta energia cinética, possibilitando ainda mais o 
afastamento entre elas, chegando a ponto de nem mais apresentarem um volume 
definido. 
Os processos que necessitam de energia para ocorrerem - como a fusão, a vaporização 
e a sublimação - são denominados endotérmicos, enquanto os que liberam energia - 
como a solidificação, a condensação e a ressublimação - são exotérmicos. Quando 
ocorre uma diminuição da energia total do sistema, este obtém uma maior estabilidade. 
Densidade 
Densidade, também chamada de massa especifica ou peso específico, é uma 
propriedade específica classificada como física, pois cada substância pura apresenta um 
valor experimental de densidade que a identifica e a diferencia das outras substâncias. 
A densidade absoluta é a quantidade de matéria que ocupa uma certa unidade de 
volume. Desta forma ela pode ser determinada através da relação: 
d = m / v d = densidade absoluta, m = massa, v = volume 
A densidade relativa de uma substância é obtida dividindo-se a sua densidade 
absoluta pela densidade absoluta de uma substância dita padrão. No caso de sólidos e 
líquidos a substância normalmente usada como padrão é a água, cuja densidade a 4°C 
é 1,000 g/cm3. 
Vale a pena ressaltar que a densidade é uma propriedade que envolve volume e, por 
isso, varia com a mudança de temperatura. 
 
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