CAPITULO 1 - SEPARACAO E IDENTIFICACAO DA MATERIAagronomia

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Capítulo 1: Separação e Identificação da Matéria
CAPÍTULO 1 – MATÉRIA, SEPARAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DA MATÉRIA.
PORQUE ESTUDAR QUÍMICA?
A Química é a ciência da matéria.
A Química é encontrada em nossa vida diária. 
A Química é essencial para a nossa compreensão de outras ciências.
Os Químicos estudam a composição, a estrutura e as propriedades da matéria.
MATÉRIA
A matéria é tudo no Universo que ocupa espaço e tem massa.
No nível microscópico, a matéria consiste de átomos e moléculas.
Os átomos se combinam para formar moléculas.
As moléculas podem consistir do mesmo tipo de átomos ou de diferentes tipos de átomos.
Matéria existe em três estados físicos diferentes: sólidos, liquido e gasoso.
	ESTADO
	DEFINIÇÃO
	EXEMPLOS
	SÓLIDO
	Rígido; apresenta volume e forma fixa.
	Cubo de gelo, diamante, barra de ferro
	LÍQUIDO
	Apresenta um volume definido, mas fica com a forma do seu recipiente.
	Gasolina, água, álcool, sangue
	GASOSO
	Não apresenta volume e nem forma fixa; toma a forma e o volume do recipiente.
	Ar, Helio, oxigênio.
OBS: O estado da matéria depende da força existente entre as partículas contidas na matéria; quanto mais forte for essa força, mais rígida será a matéria.
PROPRIEDADES DA MATÉRIA
COR – A matéria pode ser colorida ou incolor.
BRILHO – É a capacidade de uma substância de refletir a luz.
DUREZA – É definida pela resistência que a superfície oferece quando riscada por outro material. A dureza é classificada em escala de 1 (mineral menos duro – talco) a 10 (mineral mais duro – diamante).
MALEABILIDADE – Propriedade que permite a matéria de ser moldada.
DUCTIBILIDADE – Propriedade que permite transformar a matéria em fios.
DENSIDADE - Pode ser definida como a quantidade de matéria presente em um dado volume da substância.
D = massa/ volume
Unidades: g/mL = g/cm3
 PROPRIEDADE FÍSICA: É a propriedade que mantêm a característica da matéria, ou seja, não envolve mudança na identidade química da matéria. Ex: cor, dureza, temperatura de ebulição, fusão, condutividade térmica e elétrica, etc. O ferro apresenta o ponto de fusão em torno de 1535°C. Quando ele se funde, o metal muda de solido para liquido, mas ele continua sendo ferro porque não ocorreu mudança na identidade química do mesmo.
MUDANÇA FÍSICA: Envolve a mudança em uma ou mais propriedades físicas da matéria, mas não ocorre mudança na identidade química da mesma: sólido - liquido -- gás. Quando o gelo é aquecido e fundido, o solido rígido é substituído por um liquido móvel e que toma a forma do recipiente. Continuando o aquecimento leva o liquido para a fervura e a água torna-se gás ou vapor que desaparece dentro do ar fino. As moléculas da água no gelo estão presas em uma posição fixa. No líquido, embora as moléculas ainda estejam muito perto, algum movimento ainda ocorre, pois as posições das moléculas não estão mais fixas como elas estavam no gelo. No estado gasoso as moléculas estão muito mais afastadas e se movem aleatoriamente, batendo umas as outras e nas paredes do recipiente. O mais importante dessa mudança toda é que as moléculas da água estão ainda intactas. O movimento das moléculas individual e a distancia entre elas mudam, mas as moléculas de água ainda estão presentes. Essas mudanças de estado são mudanças físicas porque elas não afetam a composição da substancia. Em todos os estados só temos água e nenhuma outra substancia.
PROPRIEDADE QUÍMICA: É a propriedade em que a matéria perde sua identidade química, ou seja, ela se transforma em outro tipo de matéria. Ex: O ferro exibe uma propriedade química quando ele se combina com o oxigênio em presença de água formando o óxido de ferro que apresenta a cor marrom avermelhado (ferrugem). 
MUDANÇA QUÍMICA: Envolve mudança na composição química, ou seja, uma dada substancia se transforma em outra substancia. Mudanças químicas são conhecidas como REAÇÕES. Em qualquer mudança química:
Uma ou mais substâncias são usadas
Uma ou mais novas substâncias são produzidas
Energia é absorvida ou liberada.
PROPRIEDADE INTENSIVA: É a propriedade que não depende da quantidade da matéria presente. Ex: Temperatura, ponto de ebulição, cor, etc. Todas as propriedades físicas são propriedades intensivas.
PROPRIEDADE EXTENSIVA: É a propriedade que depende da quantidade de matéria presente. Ex: comprimento, massa e volume.
CLASSIFICAÇÃO DA MATÉRIA: SUBSTÂNCIA PURA X MISTURA.
SUBSTÂNCIA PURA: É a forma da matéria que tem a mesma propriedade física e química, não importando qual é a fonte. Ela pode ser separada em substâncias mais simples somente por meios químicos. (reações químicas).
Substância pura se divide em elementos e compostos.
ELEMENTOS – Consiste a parte mais simples da matéria com propriedades físicas e químicas únicas.
Um elemento consiste de somente um tipo de átomo. Portanto, não pode ser decomposto em substâncias mais simples por nenhum método químico ou físico. 
Cada elemento apresenta um nome representado por um símbolo, tal como: silício (Si), oxigênio (O) ou cobre (Cu). Uma amostra de silício contém somente átomos de silício. Um ponto importante para lembrar é que as propriedades macroscópicas de um pedaço de silício, tais como, cor, densidade e combustibilidade são diferentes das do elemento cobre porque os átomos de silício são diferentes dos átomos de cobre.
Cada elemento é composto por somente um tipo de átomo.
Elementos puros apresentam composição uniforme. Não tem problema em qual parte da amostra do elemento puro seja examinado, pois sempre apresentarão a mesma composição.
Poucos elementos podem ser encontrados em sua forma pura. Ex. diamante, enxofre e ouro
Cinco elementos respondem mais de 90% da crosta terrestre: oxigênio, silício, alumínio, ferro, e cálcio.
Cerca de 120 elementos são conhecidos.
Apenas três elementos respondem por mais de 90% da massa do corpo humano (oxigênio, carbono e hidrogênio).
Usamos símbolos para representar os elementos.
Maioria da crosta terrestre é constituída por pequena quantidade de elementos. Somente 10 dos 88 elementos que ocorrem naturalmente representam mais do que 90% de massa da crosta, oceanos e atmosfera. Oxigênio explica grosseiramente pela metade. Relativamente poucos elementos, aproximadamente um quarto daqueles que ocorrem naturalmente ocorrem na natureza como elemento livre. O restante são sempre encontrados quimicamente combinados com outros elementos.
O principal elemento da matéria viva é o carbono, mas somente uma pequena fração ocorre nos organismos vivos. Mais do que um quarto do total da massa da crosta terrestre, mares e atmosfera é constituída por silício, embora não apresente quase nenhum papel biológico.
COMPOSTOS – É um tipo de matéria composta de dois ou mais elementos diferentes que estão quimicamente mantidos juntos. Ex: amônia, água, dióxido de carbono.
Os elementos num composto estão presentes em uma relação fixa de massa. Devido essa composição fixa, um composto também é considerado uma substância pura.
Compostos apresentam propriedades diferentes dos elementos que o compõem.
Compostos podem ser quebrados em substâncias mais simples, ou seja, em seus componentes. Ex: uma corrente elétrica quebra a solução de cloreto de sódio em sódio metálico e o gás de cloro. Note que essa quebra é uma mudança química e não física.
São substâncias formadas quando dois ou mais elementos se combinam.
Mesmo que eles sejam formados por mais de um tipo de elementos, compostos puros químicos são uniforme em toda a sua extensão.
Todos os compostos apresentam a mesma proporção independente do método que foi preparado: ex. NH3 contem 3 hidrogênios e 1 oxigênio o que significa que uma amostra pura de NH3 sempre terá essa proporção.
Substâncias pura são homogêneas e apresenta composição constante.
As propriedades físicas e químicas de um composto são diferentes das propriedades de seus constituintes. NaCl é o nosso SAL e tem uma cor branca. É formado pela combinação do elemento sódio e do elemento cloro. Sódio é um elemento macio, branco acinzentado que reage violentamente com água enquanto queo elemento cloro apresenta uma cor verde pálida, corrosiva e venenoso.
MISTURA – são compostos de duas ou mais substâncias apresentando proporções variáveis na qual a substância pura retém a sua identidade química.
Ao contrário do composto, os componentes de uma mistura podem variar em suas partes.
Porque sua composição não é fixa, uma mistura não é uma substância.
Na escala atômica, uma mistura é meramente um grupo de unidades individuais que produzem seus componentes (elementos/compostos).
A mistura retém muita propriedades de seus componentes.
Diferentemente dos compostos, mistura pode ser separada em seus componentes através de mudanças físicas.
MISTURA HOMOGÊNEA
Diferentemente das substâncias puras elas variam na sua composição porque as proporções de seus constituintes variam. Ex. Sal e água formam uma solução. Toda porção do liquido misturado possui somente água e sal na mesma proporção. Adicionando mais água originará uma nova solução homogênea onde a proporção entre o sal e água serão diferente da mistura original.
Mistura homogênea é também chamada de solução.
Contém somente uma fase
É uniforme em toda a sua extensão, ou seja, apresenta somente uma fase.
MISTURA HETEROGÊNEA
Apresentam mais de uma fase.
Cada fase apresenta porções com diferentes composições.
O molho de salada pode parecer uniforme, mas quando é permitido ficar em repouso, a mistura se separa em duas camadas distintas.
Muitos minerais são misturas heterogêneas. Quartzo é um composto químico feito de silício e oxigênio. Ouro é um elemento puro, mas uma quantidade de quartzo contendo uma quantidade de ouro é uma mistura heterogênea, porque diferentes partes da porção apresentam composição diferente.
SEPARAÇÃO DE MISTURAS
As misturas podem ser separadas se suas propriedades físicas (ponto de fusão, ponto de 
ebulição, densidade, solubilidade, etc ) são diferentes.
1) FILTRAÇÃO: 
A filtração é um processo de separação de misturas heterogêneas, principalmente dos tipos líquido-sólido e gás-sólido. 
Os filtros empregados no processo podem ser feitos de diferentes materiais porosos, tais como: tecido, algodão, papel, placa de vidro com pequenos orifícios (vidro sinterizado), fibras, lã de vidro ou amianto, etc... A porosidade (tamanho dos orifícios do filtro) varia de material para material; quanto mais poroso o filtro mais rápido o escoamento do líquido e menor a retenção de partículas. Assim, o material filtrante a ser utilizado deve ser cuidadosamente escolhido, levando-se em consideração o tamanho das partículas da fase sólida. Em laboratório de Química, o material poroso mais comum é o papel de filtro. 
TIPOS DE FILTRAÇÃO: 
Simples;	
a vácuo (por sucção).
FILTRAÇÃO SIMPLES:
 Nessa operação temos filtração por gravidade (o líquido desce pela ação da gravidade). Ela geralmente emprega um funil de vidro e papel de filtro dobrado em quatro ou pregueado. É um processo de filtração lento. 
1 - A mistura líquido-sólido é transferida para o funil com o auxílio de um bastão de vidro, que deve tocar o papel de filtro; 
2 - A mistura deve ser transferida lentamente, de modo que a quantidade de líquido no papel de filtro não ultrapasse 2/3 da sua altura; 
3 - A haste do funil deve ser posicionada de forma a tocar a parede lateral do coletor (bécker ou erlenmeyer); 
4 - Caso nem todo o sólido tenham escorrido para o funil, o mesmo deve ser removido com o auxílio de bastão de vidro. Para facilitar a remoção, transfere-se um pouco do líquido filtrado para o frasco que continha originalmente a mistura e filtra-se novamente. Se o aumento do volume do filtrado não interferir na experiência, pode-se também usar um pouco de solvente puro para auxiliar na transferência do sólido; 
FILTRAÇÃO A VÁCUO: 
É realizada utilizando-se um funil de Buchner acoplado a um frasco de Kitassato. A sucção pode ser executada por um tempo de vácuo ou por uma bomba de vácuo. 
É um processo de filtração mais rápido e que permite uma secagem parcial do sólido, pois a sucção faz com que a corrente de ar que passa pelo filtro remova parte do líquido que umedece o sólido. 
Observações: 
1 - O papel de filtro é colocado no funil de Buchner, sobre a plataforma que contém diversos furos. O diâmetro do papel deve ser ligeiramente menor que o diâmetro da plataforma de porcelana, mas suficiente para cobrir todos os furos. 
2 - O papel deve estar aderido ao funil. Isso é obtido molhando-o com a própria solução a ser filtrada e ligando-se o vácuo. A mistura é então adicionada, como na filtração simples. 
2. DESTILAÇÃO SIMPLES
As misturas homogêneas de líquidos podem ser separadas através de destilação. A destilação necessita que os diferentes líquidos tenham pontos de ebulição diferentes. Basicamente, cada componente da mistura é fervido e coletado. A fração com ponto de ebulição mais baixo é coletada primeiro.
3. DESTILAÇÃO FRACIONADA Para a separação dos componentes das misturas homogêneas líquido-líquido, recorre-se muitas vezes à destilação fracionada. Ao aquecer a mistura num balão de destilação, os líquidos destilam-se na ordem crescente de seus pontos de ebulição e podem ser separados. O petróleo é separado em suas frações por destilação fracionada.
4. DECANTAÇÃO Trata-se da separação de dois líquidos ou de um líquido e de um sólido, aproveitando a sua diferença de densidade. Para separar um líquido de um sólido de maior densidade deixa-se repousar a mistura durante certo tempo, para que o sólido se deposite no fundo do recipiente. Se as partículas sólidas forem muito pequenas, esse tempo pode prolongar-se por horas ou até mesmo dias. A partir do momento em que se depositou totalmente, inclina-se o recipiente com cuidado até se verter o líquido sem que o sólido seja arrastado. Para a obtenção de melhores resultados pode também ser utilizada uma vareta de vidro (bastão) como material auxiliar. 
5. DECANTAÇÃO EM FUNIL: A decantação é muito utilizada para separar líquidos imiscíveis, ou seja, líquidos que não se misturam. Coloca-se a mistura a ser separada num funil de separação (ou funil de decantação ou funil de bromo).Quando a superfície de separação das camadas líquidas estiver bem nítida, abre-se a torneira e deixa-se escoar o líquido da camada inferior. 
6. CENTRIFUGAÇÃO
 Quando os sólidos possuem uma dimensão muito pequena, nem a filtração 
ou a decantação são úteis. O pequeno tamanho das partículas sólidas provoca 
uma obstrução dos poros do filtro, tornando a filtração muito lenta mesmo que
 se produza vácuo por meio de uma bomba no interior do recipiente a fim de
 acelerar a filtragem. Por outro lado, a pequena dimensão das partículas faz 
com que sejam retidas pelo líquido, de modo que podem demorar muito tempo
a depositar-se no fundo do recipiente, tornando ineficaz a decantação. Neste caso, 
introduz-se a mistura em tubos de ensaio que, colocados numa centrifugadora, giram 
em posição quase horizontal a grande velocidade, aumentando assim a rapidez com
que se deposita o sólido no fundo do tubo. Verte-se o líquido que sobrenada e fica completa a separação. 
7. CRISTALIZAÇÃO
Quando se deseja separar um componente sólido de uma solução líquido- sólido, pode deixar-se evaporar o líquido até que a solução fique saturada. A partir desse momento, o sólido ir-se-á separando em cristais. Pode-se acelerar este processo aumentando a temperatura e o contato com o ar. Os cristais úmidos podem ser secados com um papel de filtro ou numa estufa, ou por filtração ou decantação, quando a quantidade de líquido for muito grande. Este processo é utilizado nas salinas, por exemplo, para obtenção de sais da água do mar, onde a água evapora e os diferentes tipos de sais cristalizam-se separadamente. Quando se quer obter substâncias muito puras utiliza-se este método também.
8. CROMATOGRAFIA
Um dos problemas que continuamente desafiam os bioquímicos é a separação e a purificação de um ou mais compostos de uma mistura complexa. Um dos mais convenientes métodos para realizar tal separação é o uso de técnicas cromatográficas. Tais técnicaspodem ser usadas para a separação de grandes quantidades (diversas gramas) ou pequenas quantidades (picogramas) de material.
Uma grande variedade de técnicas modernas, tanto analíticas quanto preparativas, é denominada de cromatografia. O que elas possuem em comum é a propriedade de fracionar uma mistura complexa de substâncias usando a diferença de características química entre os componentes da mistura, o que faz com que eles interajam diferencialmente com uma fase estacionária e com uma fase móvel.
Existem quatro tipos principais de cromatografia: cromatografia líquida, cromatografia gasosa, cromatografia de camada fina e cromatografia em papel.
A seleção de uma forma particular de cromatografia para produzir uma determinada etapa de separação é dependente do material a ser isolado e, frequentemente, diversos métodos cromatográficos podem ser usados sequencialmente para que seja obtido um composto na forma pura.
Um leito cromatográfico pode ser construído de várias formas, mas ele sempre consistirá, basicamente, de duas fases: a fase estacionária e a fase móvel. A cromatografia pode ser utilizada para separar misturas que têm diferentes habilidades para aderirem as superfícies sólidas. Quanto maior a atração do componente pela superfície fixa (papel), mais lentamente ele se move. Quanto maior a atração do componente pelo líquido (componente móvel), mais rapidamente ele se move. A cromatografia pode ser utilizada para separar as diferentes cores de tinta de uma caneta.
CROMATOGRAFIA DE CAMADA FINA
É uma técnica de adsorção, utiliza um líquido e um sólido. Ocorre a retenção das substâncias devido a adsorção sofrida na superfície da fase estacionária. Utiliza-se uma placa de vidro ou metal como suporte e geralmente sílica gel, alumina, terra diatomácea ou celulose como fase estacionária.
A mistura é aplicada na placa de vidro coberta com sílica (fase estacionária). A placa de vidro é colocada em um cuba contendo a fase móvel. Esta fase móvel (solvente) sobe por capilaridade e arrasta a substância menos adsorvida separando-a das substâncias mais adsorvidas. Como a maioria das substâncias separadas são incolores, utiliza-se um revelador.
CROMATOGRAFIA EM COLUNA
A substância a ser separada ou analisada é colocada na coluna pela parte superior e o eluente é vertido após, em quantidade suficiente para promover a separação. A coluna pode ser um simples tubo de vidro, aberto em ambas as extremidades, ou uma vidraria semelhante a uma bureta. Quando a amostra a ser cromatografada possui cor, podem-se visualizar as diferentes zonas coloridas descendo pela coluna, que são recolhidas, separadamente, pela extremidade inferior.
Os principais adsorventes normalmente utilizados são a sílica gel, a alumina, o carbonato de cálcio, o óxido de magnésio, o carvão ativado, a sacarose e o amido, entre outros.
CROMATOGRAFIA EM PAPEL
Utiliza-se o papel de filtro de celulose, por ser altamente hidrófilo, mantendo um revestimento de água imperceptível.
Os líquidos polares terão grande afinidade pelas hidroxilas da molécula de celulose, formando pontes de hidrogênio, ficando retido e funcionando como fase estacionária. Os líquidos menos polares serão repelidos por esta estrutura, funcionado como fase móvel. Coloca-se a amostra a ser analisada um pouco acima da extremidade inferior do papel seco, que após ter esta extremidade inferior mergulhada numa mistura de solventes, terão os seus constituintes arrastados juntamente com esta mistura que tende subir por capilaridade. 
UNIDADES DE MEDIDAS
Em ciência, quantidades físicas são descritas em unidades do Sistema Métrico ou Sistema Internacional (SI).
Comprimento ou distancia é medido em metros (1 m = 100 cm = 1000mL), volume em litros (1 L = 1000 mL = 1000 cm3), massa em gramas (1 kg = 1000 g; 1 mg = 10-3g).
São conhecidas três escalas de temperaturas: Fahrenheit - escala mais aplicada nas engenharias e mais usada no Reino Unido e USA; Celsius – mais aplicada na Física e mais usada no continente europeu. São representadas pelos símbolos °F e °C respectivamente. Kelvin – simbolizada por K. Nessa temperatura a água congela a 273 K e entra em ebulição a 373 K (212 °F e 100 °C)
O tamanho de cada unidade de temperatura é a mesma para as escalas Celsius e Kelvin. Isto é devido à diferença entre o ponto de ebulição e o ponto de congelamento da água ser de 100 unidades em ambas as escalas.
O °F é menor do que o °C e o K. Note que na escala Fahrenheit existem 180° F entre o ponto de ebulição da água e o ponto de congelamento quando comparado com as 100 unidades das outras duas escalas.
O ponto zero de todas as escalas é diferente.
LEMBRAR!!! 1 kg = 1000g = 106 mg 1g = 1000 mg = 0,001 kg 1ton = 1000 kg = 106 g
 1 dm3 = 1L = 1000 cm3 = 1000 mL 1cm3 = 1 mL 1m3 = 1000 L 1m3 = 1000 dm3 = 1000 L
 1 m3 = 106 cm3 ou 106 mL 
Conversão das Temperaturas
Celsius para Kelvin = K = T(°C ) + 273 Kelvin para Celsius = °C = K - 273
Celsius para Fahrenheit = °F = 1,80 (°C) + 32 Fahrenheit para Celsius = °C = (°F – 32) / 1,80
MEDIDAS VOLUMÉTRICAS
Para medir volumes líquidos são usados vidrarias que nos fornecem medidas com exatidão, com aproximação e medidas grosseiras. As vidrarias de medidas se classificam em duas categorias:
Vidrarias para conter um dado volume líquido, ex. balões volumétricos.
Vidrarias para dar escoamento a determinados volumes, ex. pipetas, buretas, etc...
BALÃO VOLUMÉTRICO – recipiente calibrado, de precisão, destinado a conter um determinado volume líquido, a uma dada temperatura. É utilizado no preparo e na diluição de soluções de concentração definida (soluções padrão). Como o volume nominal dos balões volumétricos é geralmente calibrado a 20o C, não é recomendado colocar soluções aquecidas no seu interior, nem submetê-los a temperaturas elevadas.
PROVETA OU CILINDRO GRADUADO – frasco destinado a medidas aproximadas de volume. Podem ser encontradas com ou sem tampa, com valor nominal variando de cinco milímetros a alguns litros.
BÉQUER – recipiente com ou sem graduação, de forma alta ou baixa. Sua graduação fornece uma medida grosseira de volume. Usado no preparo de soluções, na pesagem de sólidos e no aquecimento de líquidos, bem como em reações de precipitação e recristalização. 
ERLENMEYER – recipiente com ou sem graduação, esta fornece uma medida grosseira de volume. Esse recipiente é largamente utilizado na análise titulométrica, no aquecimento de líquidos e na dissolução de substâncias.
PIPETAS – instrumento calibrado para medida precisa e transferência de determinados volumes de líquidos a uma dada temperatura. Existem basicamente dois tipos de pipetas: as volumétricas ou de transferências e as graduadas. As primeiras são utilizadas para escoar volumes fixos, enquanto as graduadas são utilizadas para escoar volumes variáveis de líquidos.
BURETA – equipamento calibrado com medida precisa de volume. Permite o escoamento de líquido e é muito utilizada em titulações. Possui uma torneira controladora de vazão na sua parte inferior. 
VIDRARIAS E EQUIPAMENTOS